JP3329282B2

JP3329282B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3329282B2
Application number: JP26471998A
Authority: JP
Inventors: 勝典金子; 一雄古賀; 弘光安東; 均一岩知道
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2002-09-30
Anticipated expiration: 2018-09-18
Also published as: JPH11193713A

Description

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、特に、排気空燃比がリーンになる内燃機
関においても排ガス中の有害成分、特にＮＯ_X（窒素酸
化物）を効率良く浄化できる、内燃機関の排気浄化装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to a method for efficiently purifying harmful components in exhaust gas, particularly NO _x (nitrogen oxide), even in an internal combustion engine having a lean exhaust air-fuel ratio. The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine.

【０００２】[0002]

【従来の技術】現在、一層の燃費向上を図るべく希薄燃
焼可能な内燃機関（エンジン）が開発されており、この
ような内燃機関では希薄燃焼時の排ガス中のＮＯ_Xを従
来の三元触媒〔ストイキオ（理論空燃比）近傍で三元機
能を有する〕を用いて浄化することは困難である。At present, have been developed lean-burn internal combustion engine capable to achieve further fuel efficiency (engine), the NO _X in the exhaust gas during lean combustion in such engine conventional three-way catalyst It is difficult to purify using [having a three-way function near stoichiometric air (stoichiometric air-fuel ratio)].

【０００３】そこで、酸素過剰雰囲気（酸化雰囲気）で
は排ガス中のＮＯ_Xを吸着し、酸素濃度が低下すると吸
着したＮＯ_Xを脱離する機能を有する触媒（吸蔵型リー
ンＮＯ_X触媒，トラップ型リーンＮＯ_X触媒）が開発さ
れている。つまり、リーンＮＯ_X触媒とは、酸素濃度過
剰雰囲気では、排ガス中のＮＯ_Xを酸化させて硝酸塩を
生成し、これによりＮＯ_Xを吸着する一方、酸素濃度が
低下した雰囲気（還元雰囲気）では、リーンＮＯ_X触媒
に吸着した硝酸塩と排ガス中のＣＯとを反応させて炭酸
塩を生成し、これによりＮＯ_Xを脱離する機能を有す
る。そして、脱離したＮＯ_Xは、リーンＮＯ_X触媒の有
する三元機能、又は下流側に設けた三元触媒等によって
浄化される。[0003] Therefore, an oxygen-rich atmosphere to adsorb NO _X of (oxidizing atmosphere) in the exhaust gas, the catalyst having an oxygen concentration has a function to desorb NO _X adsorbed to decrease (occlusion-type lean NO _X catalyst, trap type lean NO _X catalyst) have been developed. In other words, a lean NO _X catalyst means that in an atmosphere having an excessive oxygen concentration, NO _X in exhaust gas is oxidized to generate nitrate, thereby adsorbing NO _X , while in an atmosphere having a reduced oxygen concentration (reducing atmosphere), It has a function of reacting nitrate adsorbed on the lean NO _X catalyst with CO in exhaust gas to generate carbonate, thereby desorbing NO _X. Then, the desorbed NO _X is purified by a three-way function of the lean NO _X catalyst, a three-way catalyst provided on the downstream side, or the like.

【０００４】このような機能を有するリーンＮＯ_X触媒
によって、リーン運転時にも排ガス中のＮＯ_Xを確実に
浄化できるようにしているが、このようなリーンＮＯ_X
触媒だけでは、例えばエンジンの冷態始動時に、排ガス
中のＨＣを確実に低減させることは難しい。このため、
エンジンの冷態始動時にも排ガス中のＨＣを確実に低減
させることができるように、通常の触媒よりも上流側の
エンジンの直下流側にライトオフ触媒（Ｌ／Ｏ触媒，Ｆ
ＣＣ：Front Catalytic Converter ）を設けることが提
案されている。[0004] by the lean NO _X catalyst having such a function, but also during the lean operation is to reliably purify NO _X in the exhaust gas, such lean NO _X
It is difficult to reliably reduce HC in exhaust gas by using only a catalyst, for example, when the engine is started cold. For this reason,
A light-off catalyst (L / O catalyst, F / F) is disposed immediately downstream of the engine upstream of a normal catalyst so that HC in the exhaust gas can be reliably reduced even when the engine is cold started.
CC: Front Catalytic Converter) has been proposed.

【０００５】例えば、特開平８−２９４６１８号公報
（第１公報）や特開平５−１８７２３０号公報（第２公
報）には、その一例が開示されている。For example, JP-A-8-294618 (first publication) and JP-A-5-187230 (second publication) disclose examples.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ライトオフ
触媒としては、上述の第１及び第２公報に開示されてい
るように、三元触媒（ＴＷＣ：Three Way Catalyst）が
用いられており、このライトオフ触媒として用いられる
三元触媒又は酸化触媒にはＯ₂ ストレージ機能を有する
添加剤として例えばセリアＣｅＯ₂ が備えられている。As disclosed in the first and second publications, a three-way catalyst (TWC: Three Way Catalyst) is used as the light-off catalyst. A three-way catalyst or an oxidation catalyst used as a light-off catalyst is provided with, for example, ceria CeO ₂ as an additive having an O ₂ storage function.

【０００７】これは、通常運転時にストイキオフィード
バック運転又はリーン運転が行なわれるエンジンであっ
ても加速時等の過渡状態ではリッチ運転を行なう場合も
あり、このような場合には排ガス中にＯ₂ が足りなくな
るため、ライトオフ触媒のセリアＣｅＯ₂ に蓄えられて
いるＯ₂ を利用してＨＣ，ＣＯを酸化し、これにより、
過渡的なリッチ運転時にもＨＣを確実に低減できるよう
にするためである。[0007] This is because even in an engine in which stoichiometric feedback operation or lean operation is performed during normal operation, rich operation may be performed in a transient state such as acceleration, and in such a case, O ₂ is contained in exhaust gas. , HC and CO are oxidized by utilizing O ₂ stored in ceria CeO ₂ of the light-off catalyst.
This is to ensure that HC can be reduced even during a transient rich operation.

【０００８】しかしながら、上述の第１及び第２公報に
開示されているように、リーンＮＯ _X触媒とライトオフ
触媒との双方を配設する場合、ライトオフ触媒がＯ₂ ス
トレージ機能を有しているため、リーンＮＯ_X触媒に吸
着したＮＯ_Xを脱離させるためにリーンＮＯ_X触媒の近
傍を還元雰囲気にしようとしても、リーンＮＯ_X触媒か
らＮＯ_Xを脱離させるのに必要なＣＯがライトオフ触媒
により酸化されてしまい、ＣＯを十分にリーンＮＯ_X触
媒に供給することができず、リーンＮＯ_X触媒に吸着し
たＮＯ_Xを確実に脱離させることができない。However, the first and second publications mentioned above disclose
As disclosed, lean NO _XCatalyst and light off
If both the catalyst and the light-off catalyst are provided,_Two S
Lean NO because of the storage function_XAbsorbed by catalyst
NO wearing_XNO to desorb_XNear the catalyst
Lean NO_XCatalyst
NO_XCO required to desorb CO is a light-off catalyst
Is oxidized by CO._XTouch
Medium cannot be supplied, and lean NO_XAdsorbed on the catalyst
NO_XCannot be reliably removed.

【０００９】つまり、リーンＮＯ_X触媒の近傍を酸素濃
度低下雰囲気（例えばリッチ空燃比）としてリーンＮＯ
_X触媒に吸着したＮＯ_Xを脱離させてＮＯ_X浄化効率を
復活させるために、例えば追加燃料噴射を行なう等の復
活制御（リッチスパイク）を行なったとしても、この復
活制御によって供給されたＣＯはライトオフ触媒に添加
された添加剤（例えば、セリアＣｅＯ₂ ）に蓄えられた
Ｏ₂ によって酸化されて消費されてしまうため、リーン
ＮＯ_X触媒に吸着したＮＯ_Xを確実に脱離させることが
できず、リーンＮＯ_X触媒のＮＯ_X浄化効率を十分に復
活させることができないことになる。That is, the vicinity of the lean NO _X catalyst is set to an atmosphere having a reduced oxygen concentration (for example, a rich air-fuel ratio) and the lean NO
_Even if a recovery control (rich spike) such as additional fuel injection is performed to release NO _X adsorbed on the _X catalyst and recover the NO _X purification efficiency, the CO supplied by the recovery control is restored. additive added to light-off catalyst (e.g., ceria CeO ₂₎ for is consumed is oxidized by O ₂ stored in, be reliably desorbing NO _X adsorbed in the lean NO _X catalyst As a result, the NO _X purification efficiency of the lean NO _X catalyst cannot be sufficiently restored.

【００１０】そこで、リーンＮＯ_X触媒のＮＯ_X浄化効
率を十分に復活させるために空燃比をよりリッチ側とす
ることが考えられるが、これでは燃費を悪化させること
になるため好ましくない。In order to sufficiently restore the NO _X purification efficiency of the lean NO _X catalyst, it is conceivable to set the air-fuel ratio to a richer side. However, this is not preferable because fuel efficiency is deteriorated.

【００１１】ところで、燃料や潤滑油中にはイオウ成分
（Ｓ成分）が含まれており、このようなイオウ成分も排
ガス中に含まれている。このため、リーンＮＯ_X触媒
は、酸素濃度過剰雰囲気でＮＯ_Xを吸着するとともに、
このようなイオウ成分も吸着することになる。つまり、
燃料や潤滑油中に含まれているイオウ成分は燃焼し、更
に、リーンＮＯ_X触媒上で酸化されてＳＯ₃ になる。そ
して、このＳＯ₃ の一部がリーンＮＯ_X触媒上でさらに
ＮＯ_X用の吸蔵剤と反応して硫酸塩となってリーンＮＯ
_X触媒に吸着する。Incidentally, a sulfur component (S component) is contained in fuel and lubricating oil, and such a sulfur component is also contained in exhaust gas. For this reason, the lean NO _X catalyst adsorbs NO _X in an oxygen-rich atmosphere,
Such sulfur components will also be adsorbed. That is,
Sulfur components contained in fuel or lubricating oil burns, further, it becomes SO ₃ is oxidized on the lean NO _X catalyst. Then, the lean NO become sulfates part of the SO ₃ reacts with occluding agent for further NO _X on the lean NO _X catalyst
Adsorb on _X catalyst.

【００１２】したがって、リーンＮＯ_X触媒には、硝酸
塩と硫酸塩とが吸着することになるが、硫酸塩は硝酸塩
よりも塩としての安定度が高く、酸素濃度が低下した雰
囲気になってもその一部しか分解されないため、リーン
ＮＯ_X触媒に残留する硫酸塩の量は時間とともに増加す
る。これにより、リーンＮＯ_X触媒のＮＯ_X吸着能力が
時間とともに低下し、リーンＮＯ_X触媒の浄化効率が低
下することになる（これを、Ｓ被毒という）。Therefore, nitrate and sulfate are adsorbed on the lean NO _X catalyst, and sulfate has a higher stability as a salt than nitrate, and even in an atmosphere where the oxygen concentration is lowered, the lean NO _x catalyst has a higher stability. since only a part is not degraded, the amount of sulfate remaining in the lean nO _X catalyst is increased with time. As a result, the NO _X adsorption capacity of the lean NO _X catalyst decreases with time, and the purification efficiency of the lean NO _X catalyst decreases (this is referred to as S poisoning).

【００１３】このため、リーンＮＯ_X触媒にこのような
Ｓ被毒が発生した場合に、リーンＮＯ_X触媒からイオウ
成分（ＳＯ_X）を脱離させる必要がある。しかしなが
ら、上述の第１及び第２公報に開示されているように、
リーンＮＯ _X触媒とライトオフ触媒との双方を配設する
場合、ライトオフ触媒は高いＯ₂ストレージ能力を有し
ているためリーンＮＯ_X触媒に吸着したＳＯ_Xを脱離さ
せることができない。For this reason, lean NO_XSuch a catalyst
When S poisoning occurs, lean NO_XSulfur from catalyst
Ingredient (SO_X) Must be removed. However
As disclosed in the above first and second publications,
Lean NO _XDeploy both catalyst and light-off catalyst
In some cases, the light-off catalyst is_TwoHas storage capacity
Lean NO_XSO adsorbed on the catalyst_XDetached
I can't let it.

【００１４】つまり、リーンＮＯ_X触媒の近傍を酸素濃
度低下雰囲気としてリーンＮＯ_X触媒に吸着したＳＯ_X
を脱離させてリーンＮＯ_X触媒を再生させるために、例
えば空燃比をリッチ化して排ガス中の酸素濃度を低下さ
せる等の再生制御を行なったとしても、この再生制御に
よって供給されたＣＯとライトオフ触媒に添加される添
加剤（例えば、セリアＣｅＯ₂ ）に蓄えられたＯ₂ とが
反応してしまい、ＳＯ _Xの脱離に必要なＣＯが酸化され
て消費されてしまうため、リーンＮＯ_X触媒に吸着した
ＳＯ_Xを脱離させることができず、リーンＮＯ_X触媒を
再生させることができないことになる。That is, lean NO_XOxygen concentration near the catalyst
Lean NO_XSO adsorbed on the catalyst_X
To remove NO_XExample to regenerate the catalyst
For example, by enriching the air-fuel ratio and reducing the oxygen concentration in exhaust gas
Even if playback control such as
Therefore, the added CO and the additive added to the light-off catalyst
Additives (eg, ceria CeO_Two O stored in)_Two And
Reacts, SO _XCO required for desorption is oxidized
NO because it is consumed_XAdsorbed on catalyst
SO_XCan not be desorbed and lean NO_XCatalyst
You will not be able to play it.

【００１５】また、エンジンから排出されるＳＯ₂ とラ
イトオフ触媒の添加剤に蓄えられたＯ₂ とが反応してＳ
Ｏ₃ が生成（２ＳＯ₂ ＋Ｏ₂ →２ＳＯ₃ ）されるため、
ライトオフ触媒の下流側に配設されるリーンＮＯ_X触媒
にイオウ成分が吸着し易くなり、リーンＮＯ_X触媒のＳ
被毒を促進させることにもなる。本発明は、このような
課題に鑑み創案されたもので、機関の冷態始動時に排ガ
ス中のＨＣを確実に低減させるとともに、ＮＯ_X触媒に
ＮＯ_XやＳＯ_Xが吸着してＮＯ_X浄化効率が低下した場
合であっても、燃費を悪化させないようにしながらＮＯ
_X触媒からＮＯ_XやＳＯ_Xを確実に脱離させることがで
きるようにして、その耐久性を高めた、内燃機関の排気
浄化装置を提供することを目的とする。Further, SO ₂ discharged from the engine reacts with O ₂ stored in the additive of the light-off catalyst to cause S 2
Since O ₃ is generated (2SO ₂ + O ₂ → 2SO ₃ ),
Sulfur components to the lean NO _X catalyst disposed downstream of the light-off catalyst is easily adsorbed, S lean NO _X catalyst
It also promotes poisoning. The present invention has been made in view of such a problem, and it is possible to surely reduce HC in exhaust gas at the time of a cold start of an engine, and to adsorb NO _X and SO _X to a NO _X catalyst to improve NO _X purification efficiency. Even if the fuel consumption decreases, the NO
It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, in which NO _X and SO _X can be reliably desorbed from an _X catalyst, and the durability thereof is improved.

【００１６】[0016]

【課題を解決するための手段】このため、本発明の内燃
機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気通路に、排気
空燃比がリーンのときにＮＯ_xを吸着し排ガス中の酸素
濃度が低下したときに吸着したＮＯ_xを放出又は還元す
る排ガス浄化手段が設けられる。また、排ガス浄化手段
の上流側の排気通路には、排ガス浄化手段よりもＯ₂ス
トレージ能力が低いライトオフ触媒を設ける。そして、
排ガス浄化手段のＮＯ_x浄化効率が低下した場合に制御
手段によって排ガス浄化手段の近傍が酸素濃度低下雰囲
気となるよう燃料噴射量を増大して排気空燃比を制御す
ることで、排ガス浄化手段に供給されるＣＯを増加させ
てＮＯ _x を放出又は還元させる。[SUMMARY OF To this end, the exhaust purification system of an internal combustion engine of the present invention, in an exhaust passage of an internal combustion engine, the exhaust air-fuel ratio is adsorbed NO _x when the lean decrease the oxygen concentration in the exhaust gas exhaust gas purifying means is provided for releasing or reducing the NO _x adsorbed upon. Further, on the upstream side of the exhaust passage of the exhaust gas purification means, O ₂ storage capability provided low light-off catalyst than the exhaust gas purifying means. And
By _the NO _x purification efficiency of the exhaust gas purifying means controls the exhaust air-fuel ratio by increasing the fuel injection amount so that the vicinity of the oxygen concentration decrease atmosphere of the exhaust gas purifying means by the control means when dropped, supplied to the exhaust gas purifying means Increased CO
To release or reduce NO _x .

【００１７】これにより、排ガス浄化手段にＮＯ _x が吸
着してＮＯ_x浄化効率が低下し、排ガス浄化手段の近傍
が酸素濃度低下雰囲気となるよう例えば追加燃料噴射等
を行なってＣＯを供給する制御を行なったとしても、ラ
イトオフ触媒によって供給されたＣＯが酸化されてしま
い排ガス浄化手段へ供給されるＣＯ量が低減してしまう
のが抑制され、燃費の悪化を招くことなく、排ガス浄化
手段からＮＯ _x を確実に脱離させることができ、その耐
久性が高められる。[0017] Thus, NO _x in the exhaust gas purifying means is lowered _the NO _x purification efficiency intake <br/> wearing, near the exhaust gas purification means is performing as e.g. additional fuel injection such as the oxygen concentration decreases Atmosphere Even if the control for supplying CO is performed, it is possible to prevent the CO supplied by the light-off catalyst from being oxidized and to reduce the amount of CO supplied to the exhaust gas purifying means, without causing deterioration in fuel efficiency. In addition, NO _x can be reliably desorbed from the exhaust gas purifying means, and the durability thereof is improved.

【００１８】また、排ガス浄化手段を、排気空燃比がリ
ーンのときに排ガス中のＮＯ_xを吸着し排ガス中の酸素
濃度が低下したときに吸着したＮＯ_xを放出又は還元す
るＮＯ_x触媒と、ＮＯ_x触媒の下流側の排気通路に設け
られ排気空燃比が理論空燃比近傍のときに排ガス中の有
害成分を浄化する三元触媒とから構成するのが好まし
い。Further, the exhaust gas purifying means, and the NO _x catalyst to release or reduce the adsorbed NO _x when the air-fuel ratio of exhaust gas oxygen concentration of the adsorbed in the exhaust gas to NO _x in the exhaust gas when the lean lowered, NO exhaust air-fuel ratio is provided in the exhaust passage downstream of the _x catalyst is preferably composed of a three-way catalyst for purifying harmful components in the exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio near.

【００１９】また、排ガス浄化手段を、ＮＯ_x触媒とし
ての機能と三元触媒としての機能とを併せもった単一の
触媒として構成しても良い。また、排気通路の上流側に
設けられるライトオフ触媒を、三元触媒としての機能
と、排ガス中のＳＯ_Xを直接浄化したり、或いは排気空
燃比がリーンの時にＳＯ_Xを吸着し、排気空燃比がリッ
チの時に吸着したＳＯ_Xを脱離するＳＯ_X触媒としての
機能とを併せもった単一の触媒として構成しても良い。Further, the exhaust gas purification means may be configured as a single catalyst that has combined the functions of a function and a three-way catalyst as the NO _x catalyst. The light-off catalyst provided on the upstream side of the exhaust passage serves as a three-way catalyst and directly purifies SO _X in exhaust gas, or adsorbs SO _X when the exhaust air-fuel ratio is lean, and exhaust SO It may be configured as a single catalyst having a function as an SO _X catalyst for desorbing SO _X adsorbed when the fuel ratio is rich.

【００２０】また、ライトオフ触媒は、酸素パルス法に
よる測定で触媒容量１リットル当たりの酸素吸着量が約
１５０ｃｃ以下になるように構成され、これにより、ラ
イトオフ触媒のＯ₂ストレージ能力が低くなる。また、
ライトオフ触媒は、触媒容量１リットル当たり添加され
る酸素貯蔵成分を約２５ｇ以下になるように構成され、
これにより、ライトオフ触媒のＯ₂ストレージ能力が低
くなる。また、本発明の内燃機関の排気浄化装置では、
内燃機関の排気通路に、排気空燃比がリーンのときにＮ
Ｏ _x を吸着し排ガス中の酸素濃度が低下したときに吸着
したＮＯ _x を放出又は還元する排ガス浄化手段が設けら
れる。また、排ガス浄化手段の上流側の排気通路には、
排ガス浄化手段よりもＯ ₂ ストレージ能力が低いライト
オフ触媒を設ける。ここでは、排ガス浄化手段は、排気
空燃比がリーンのときに排ガス中のＮＯ _x を吸着し排ガ
ス中の酸素濃度が低下したときに吸着したＮＯ _x を放出
又は還元するＮＯ _x 触媒と、ＮＯ _x 触媒の下流側の排気通
路に設けられ排気空燃比が理論空燃比近傍のときに排ガ
ス中の有害成分を浄化する三元触媒とから構成される。
このうち、三元触媒は、Ｏ ₂ ストレージ機能を有する。
そして、排ガス浄化手段のＮＯ _x 浄化効率が低下した場
合に制御手段によって排ガス浄化手段の近傍が酸素濃度
低下雰囲気となるように制御される。 The light-off catalyst is configured such that the oxygen adsorption amount per liter of the catalyst capacity is about 150 cc or less as measured by the oxygen pulse method, whereby the O ₂ storage capacity of the light-off catalyst decreases. . Also,
The light-off catalyst is configured such that the oxygen storage component added per liter of catalyst capacity is about 25 g or less;
As a result, the O ₂ storage capacity of the light-off catalyst decreases. In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention,
When the exhaust air-fuel ratio is lean in the exhaust passage of the internal combustion engine, N
Adsorption when the oxygen concentration of the adsorbed in the exhaust gas was reduced to O _x
Exhaust gas purifying means is provided et the release or reduction of the NO _x
It is. In the exhaust passage on the upstream side of the exhaust gas purifying means,
Low light O ₂ storage capability than the exhaust gas purifying means
An off catalyst is provided. Here, the exhaust gas purifying means
Air adsorbs NO _x in the exhaust gas when the lean waste gas
Releasing the NO _x concentration of oxygen in the scan is adsorbed when lowered
Alternatively, the NO _x catalyst to be reduced and the exhaust passage downstream of the NO _x catalyst
Exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is near the stoichiometric air-fuel ratio.
And a three-way catalyst for purifying harmful components in the wastewater.
Among them, the three-way catalyst has an O ₂ storage function.
Then, when the NO _x purification efficiency of the exhaust gas purification means is reduced,
In the case, the control means controls the oxygen concentration
It is controlled so as to have a reduced atmosphere.

【００２１】[0021]

【発明の実施形態】以下、図面により、本発明の実施の
形態について説明する。本発明の一実施形態にかかる内
燃機関の排気浄化装置について、図１〜図８を参照しな
がら説明する。本発明の一実施形態にかかる排気浄化装
置は内燃機関に備えられるため、まず、内燃機関につい
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since the exhaust emission control device according to one embodiment of the present invention is provided in an internal combustion engine, the internal combustion engine will be described first.

【００２２】この内燃機関は、図１に示すように構成さ
れており、吸気，圧縮，膨張，排気の各行程を一作動サ
イクル中にそなえる内燃機関、即ち４サイクルエンジン
であって、火花点火式で、且つ、燃焼室内に燃料を直接
噴射する筒内噴射型内燃機関（筒内噴射エンジン）とし
て構成される。燃焼室１には、吸気通路２および排気通
路３が連通しうるように接続されており、吸気通路２と
燃焼室１とは吸気弁４によって連通制御されるととも
に、排気通路３と燃焼室１とは排気弁５によって連通制
御されるようになっている。This internal combustion engine is configured as shown in FIG. 1, and is an internal combustion engine that performs each of the intake, compression, expansion, and exhaust strokes in one operation cycle, that is, a four-cycle engine, which is a spark ignition type. The engine is configured as a direct injection internal combustion engine (direct injection engine) that directly injects fuel into the combustion chamber. An intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to the combustion chamber 1 so that they can communicate with each other. The communication between the intake passage 2 and the combustion chamber 1 is controlled by an intake valve 4, and the exhaust passage 3 and the combustion chamber 1 are connected to each other. Is controlled by the exhaust valve 5.

【００２３】また、吸気通路２には、図示しないエアク
リーナ及びスロットル弁が設けられており、排気通路３
には、排気浄化装置６および図示しないマフラ (消音
器）が設けられている。なお、排気浄化装置６の詳細に
ついては後述する。また、インジェクタ（燃料噴射弁）
８は、気筒内の燃焼室１へ向けて燃料を直接噴射すべ
く、その開口を燃焼室１に臨ませるように配置されてい
る。また、当然ながら、このインジェクタ８は各気筒毎
に設けられており、例えば本実施形態のエンジンが直列
４気筒エンジンであるとすると、インジェクタ８は４個
設けられることになる。The intake passage 2 is provided with an air cleaner and a throttle valve (not shown).
Is provided with an exhaust purification device 6 and a muffler (muffler) (not shown). The details of the exhaust gas purification device 6 will be described later. Injector (fuel injection valve)
Numeral 8 is arranged so that its opening faces the combustion chamber 1 so as to directly inject fuel toward the combustion chamber 1 in the cylinder. Naturally, the injectors 8 are provided for each cylinder. For example, if the engine of the present embodiment is an in-line four-cylinder engine, four injectors 8 are provided.

【００２４】このような構成により、図示しないスロッ
トル弁の開度に応じ図示しないエアクリーナを通じて吸
入された空気が吸気弁４の開放により燃焼室１内に吸入
され、この燃焼室１内で、吸入された空気と制御手段と
しての電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０からの信号に基
づいてインジェクタ８から直接噴射された燃料とが混合
され、燃焼室１内で点火プラグ７を適宜のタイミングで
点火させることにより燃焼せしめられて、エンジントル
クを発生させたのち、排ガスが燃焼室１内から排気通路
３へ排出され、排気浄化装置６で排ガス中のＣＯ，Ｈ
Ｃ，ＮＯ_xの３つの有害成分を浄化されてから、マフラ
で消音されて大気側へ放出されるようになっている。With such a configuration, the air sucked through the air cleaner (not shown) according to the opening of the throttle valve (not shown) is drawn into the combustion chamber 1 by opening the intake valve 4 and is drawn into the combustion chamber 1. The air and the fuel directly injected from the injector 8 are mixed based on a signal from an electronic control unit (ECU) 20 as a control means, and the ignition plug 7 is ignited in the combustion chamber 1 at an appropriate timing. After being burned to generate engine torque, the exhaust gas is discharged from the combustion chamber 1 to the exhaust passage 3, and the exhaust gas purifier 6 removes CO, H in the exhaust gas.
From C, it is purified three harmful components NO _x, are muted in the muffler so as to be discharged to the atmosphere side.

【００２５】また、このエンジンには種々のセンサが設
けられており、センサからの検出信号がＥＣＵ２０へ送
られるようになっている。例えば、排気通路３の排気浄
化装置６の上流側部分にはＮＯ_Xセンサ９（以下、上流
側ＮＯ_Xセンサ９という）が設けられており、また、後
述するリーンＮＯ _X触媒１３の下流側部分にもＮＯ_Xセ
ンサ１０（以下、下流側ＮＯ_Xセンサ１０という）が設
けられている。そして、これらの上流側ＮＯ_Xセンサ９
及び下流側ＮＯ_Xセンサ１０からの検出情報に基づいて
排気浄化装置６によるＮＯ_X浄化効率を演算できるよう
になっている。なお、ＮＯ_X浄化効率の演算については
後述する。The engine is provided with various sensors.
The detection signal from the sensor is sent to the ECU 20.
It is supposed to be. For example, exhaust gas purification of the exhaust passage 3
NO on the upstream side of the gasifier 6_XSensor 9 (hereinafter, upstream
Side NO_XSensor 9) is provided.
Lean NO to prescribe _XNO at the downstream side of the catalyst 13_XC
Sensor 10 (hereinafter, downstream NO_XSensor 10)
Have been killed. And these upstream NO_XSensor 9
And downstream NO_XBased on the detection information from the sensor 10
NO by the exhaust purification device 6_XCalculation of purification efficiency
It has become. Note that NO_XAbout the calculation of purification efficiency
It will be described later.

【００２６】本エンジンについてさらに説明すると、こ
のエンジンは、吸気通路２から燃焼室１内に流入した吸
気流が縦渦（逆タンブル流）を形成するように構成さ
れ、燃焼室１内で、吸気流がこのような縦渦流を形成す
るので、この縦渦流を利用しながら例えば燃焼室１の頂
部中央に配設された点火プラグ７の近傍のみに少量の燃
料を集めて、点火プラグ７から離隔した部分では極めて
リーンな空燃比状態とすることができ、点火プラグ７の
近傍のみを理論空燃比又はリッチな空燃比とすること
で、安定した層状燃焼（層状超リーン燃焼）を実現しな
がら、燃料消費を抑制することができるものである。こ
の場合の最適な燃料噴射のタイミングとしては、空気流
動が弱く点火時までに燃料が拡散し過ぎない圧縮行程後
期である。The engine will be further described. This engine is configured such that the intake air flowing into the combustion chamber 1 from the intake passage 2 forms a vertical vortex (reverse tumble flow). Since the flow forms such a vertical vortex, a small amount of fuel is collected only in the vicinity of the ignition plug 7 disposed at the center of the top of the combustion chamber 1 while utilizing the vertical vortex, and is separated from the ignition plug 7. It is possible to achieve an extremely lean air-fuel ratio in the portion where the air-fuel ratio has been obtained, and to achieve a stable stratified combustion (stratified super-lean combustion) by setting only the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio only in the vicinity of the ignition plug 7. The fuel consumption can be suppressed. The optimum fuel injection timing in this case is the latter stage of the compression stroke in which the air flow is weak and fuel is not excessively diffused by the time of ignition.

【００２７】また、このエンジンから高出力を得る場合
には、インジェクタ８からの燃料が燃焼室１全体に均質
化され、全燃焼室１内を理論空燃比やリーン空燃比の混
合気状態にさせて予混合燃焼を行なえばよく、もちろ
ん、理論空燃比による方がリーン空燃比によるよりも高
出力が得られるが、これらの際にも、燃料の霧化及び気
化が十分に行なわれるようなタイミングで燃料噴射を行
なうことで、効率よく高出力を得ることができる。この
ような場合の最適な燃料噴射のタイミングとしては、吸
気流を利用して燃料の霧化及び気化を促進できるよう
に、吸気行程中には燃料噴射を終えるように設定する。When a high output is obtained from the engine, the fuel from the injector 8 is homogenized throughout the combustion chamber 1 and the interior of all the combustion chambers 1 is brought to a mixture state with a stoichiometric air-fuel ratio or a lean air-fuel ratio. The stoichiometric air-fuel ratio can provide a higher output than the lean air-fuel ratio. Of course, the timing at which the fuel is sufficiently atomized and vaporized is also used. By performing the fuel injection, a high output can be obtained efficiently. In such a case, the optimal fuel injection timing is set so as to end the fuel injection during the intake stroke so that atomization and vaporization of the fuel can be promoted using the intake air flow.

【００２８】このため、本エンジンでは、燃料噴射の態
様として、圧縮行程燃料噴射による層状燃焼によって燃
料の極めて希薄な状態（即ち、空燃比が理論空燃比より
も極めて大）での運転（超リーン燃焼運転）を行なう超
リーン運転モード（圧縮リーン運転モード）と、超リー
ン運転モードほどではないが燃料の希薄な状態（即ち、
空燃比が理論空燃比よりも大）で運転を行なうリーン運
転モード（吸気リーン運転モード）と、空燃比が理論空
燃比となるようにＯ₂ センサ情報等に基づいてフィード
バック制御を行なうストイキオ運転モード（ストイキオ
フィードバック運転モード）と、燃料の過濃な状態（即
ち、空燃比が理論空燃比よりも小）での運転を行なうエ
ンリッチ運転モード（オープンループモード）とが設け
られている。For this reason, in the present engine, as a mode of fuel injection, operation (extremely lean) in a very lean state of the fuel (that is, the air-fuel ratio is much larger than the stoichiometric air-fuel ratio) by the stratified combustion by the compression stroke fuel injection. Combustion operation), a super-lean operation mode (compression lean operation mode), and a fuel-lean state (that is, less than the super-lean operation mode)
Stoichiometric operation mode the air-fuel ratio is performed and the lean operation mode for performing operation in large) than the stoichiometric air-fuel ratio (intake lean operation mode), the feedback control based on the O ₂ sensor information such as the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio (Stoichiometric feedback operation mode) and an enrichment operation mode (open loop mode) in which operation is performed in a fuel rich state (that is, the air-fuel ratio is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio).

【００２９】そして、このような各種の運転モードから
一つのモードを選択してエンジンの運転を制御すること
になるが、この運転モード選択は、エンジンの回転数Ｎ
ｅ及び負荷状態を示す有効圧力Ｐｅに基づいて行なわれ
るようになっている。つまり、エンジンの回転数Ｎｅが
低く負荷Ｐｅも小さい場合には、圧縮リーン運転モード
（圧−Ｌ）が選択され、エンジンの回転数Ｎｅや負荷Ｐ
ｅがこれよりも大きくなるのにしたがって、吸気リーン
運転モード（吸−Ｌ），ストイキオフィードバック運転
モード（Ｓ／Ｆ），オープンループモード（Ｏ／Ｌ）が
選択されるようになっている。Then, one of the various operation modes is selected to control the operation of the engine.
e and the effective pressure Pe indicating the load state. That is, when the engine speed Ne is low and the load Pe is small, the compression lean operation mode (pressure-L) is selected, and the engine speed Ne and the load P are determined.
As e becomes larger than this, the intake lean operation mode (suction-L), the stoichiometric feedback operation mode (S / F), and the open loop mode (O / L) are selected.

【００３０】なお、運転モードの選択，設定について
は、さらに後述する。次に、本実施形態にかかる排気浄
化装置６について説明する。本排気浄化装置６は、図１
に示すように、ライトオフ触媒（Ｌ／Ｏ触媒，ＦＣＣ）
１１と、リーンＮＯ_x触媒（ＮＯ_x触媒，ＮＯ_x−ＴＲ
ＡＰ）１３と、三元触媒（ＴＷＣ：Three Way Catalys
t）１４とを備えて構成される。なお、リーンＮＯ_x触
媒１３と三元触媒１４とから排ガス浄化手段が構成され
る。The selection and setting of the operation mode will be further described later. Next, the exhaust gas purification device 6 according to the present embodiment will be described. The present exhaust gas purifying apparatus 6 has the structure shown in FIG.
As shown in the figure, light-off catalyst (L / O catalyst, FCC)
11, the lean NO _x catalyst (the NO _x catalyst, NO _x -TR
AP) 13 and three-way catalyst (TWC: Three Way Catalys)
t) 14). It should be noted that the lean NO _x catalyst 13 and the three-way catalyst 14 constitute exhaust gas purifying means.

【００３１】このうち、ライトオフ触媒１１は、排ガス
中のＣＯ，ＨＣ及びＮＯ_xを浄化する機能を有する三元
触媒により構成される。このライトオフ触媒１１は、エ
ンジンの冷態始動時から高温の排ガスによって直ちに活
性化温度になるように、エンジンの燃焼室１の直下流側
の排気通路３に配設されており、特に、エンジンの冷態
始動時に排ガス中のＨＣを低減するようになっている。
なお、ライトオフ触媒１１は、リーンＮＯ_x触媒１３の
上流側の排気通路３に設けられることになる。[0031] Of these, light-off catalyst 11 is composed of a three-way catalyst that functions to purify CO in the exhaust gas, HC and NO _x. The light-off catalyst 11 is disposed in the exhaust passage 3 immediately downstream of the combustion chamber 1 of the engine so as to immediately reach an activation temperature by high-temperature exhaust gas from a cold start of the engine. During the cold start, HC in the exhaust gas is reduced.
Note that the light-off catalyst 11 is provided in the exhaust passage 3 on the upstream side of the lean NO _x catalyst 13.

【００３２】また、ライトオフ触媒１１のＯ₂ストレー
ジ能力は、三元触媒１４のＯ₂ストレージ能力よりも低
く設定されている。つまり、ライトオフ触媒１１のＯ₂
ストレージ能力は、酸素パルス法による測定で触媒容量
１リットル当たりの酸素吸着量が約１５０ｃｃ〔即ち、
酸素吸着量１５０ｃｃ／リットル（Ｌ）〕以下になるよ
うに設定されている。Further, the O ₂ storage capability of the light-off catalyst 11 is set lower than the O ₂ storage capability of the three-way catalyst 14. That is, the O _{2 of the} light-off catalyst 11
The storage capacity was measured by the oxygen pulse method, and the amount of oxygen adsorbed per liter of catalyst capacity was about 150 cc [ie,
The oxygen adsorption amount is set to 150 cc / liter (L)] or less.

【００３３】ここで、一般的な酸素パルス法によるＯ₂
ストレージ能力の測定装置及びその測定方法について説
明する。酸素パルス法によるＯ₂ストレージ能力の測定
装置は、図９に示すように、試料（ここではセリアＣｅ
Ｏ₂を備えるライトオフ触媒）を入れる試料管５６と、
試料管５６内の試料に気体〔Ｈｅ，空気，Ｈ₂〕を供給
する供給通路６０と、試料管５６から気体を排出する排
出通路６１と、試料管５６を所定温度に加熱する加熱炉
５７とを備えて構成される。Here, O ₂ by a general oxygen pulse method is used.
A storage capacity measuring device and a measuring method thereof will be described. As shown in FIG. 9, an apparatus for measuring the O ₂ storage capacity by the oxygen pulse method uses a sample (here, ceria Ce).
A sample tube 56 for containing a light-off catalyst comprising O ₂ );
A supply passage 60 for supplying gas [He, air, H ₂ ] to the sample in the sample tube 56, a discharge passage 61 for discharging gas from the sample tube 56, and a heating furnace 57 for heating the sample tube 56 to a predetermined temperature. It is comprised including.

【００３４】また、供給通路６０は、その上流側を切換
コック５２を介してＨｅ導入路６０ａ，Ａｉｒ導入路６
０ｂ，Ｈ₂導入路６０ｃに接続されており、その下流側
は、コネクタ５５を介して試料管５６に接続されてい
る。そして、切換コック５２を切り換えることによっ
て、Ｈｅ，空気，Ｈ₂のいずれかを供給通路６０内に導
入し、試料管５６内の試料に供給することができるよう
になっている。The supply passage 60 has its upstream side connected to the He introduction path 60 a and the Air introduction path 6 via the switching cock 52.
0b, are connected in H ₂ introduction path 60c, the downstream side is connected to the sample tube 56 via a connector 55. By switching the switching cock 52, one of He, air, and H ₂ can be introduced into the supply passage 60 and supplied to the sample in the sample tube 56.

【００３５】また、切換コック５２と試料管５６との間
の供給通路６０には、その上流側から順に流量計５１
ａ，酸素パルス導入部５３が配設されている。そして、
流量計５１ａによって供給通路６０内を流れる気体流量
を検出することができるようになっている。また、酸素
パルス導入部５３によってＯ₂ストレージ能力の測定時
に酸素をパルス状に導入することができるようになって
いる。In the supply passage 60 between the switching cock 52 and the sample tube 56, a flow meter 51 is provided in order from the upstream side.
a, an oxygen pulse introduction unit 53 is provided. And
The flow rate of the gas flowing through the supply passage 60 can be detected by the flow meter 51a. Further, oxygen can be introduced in a pulse form by the oxygen pulse introduction unit 53 when measuring the O ₂ storage capacity.

【００３６】また、供給通路６０と排出通路６１とを接
続するように流路切換コック５４が配設されており、こ
の流路切換コック５４によって、Ｏ₂ストレージ能力の
測定時に、供給通路６０内を流れる気体を試料管５６内
の試料に供給する側と、供給通路６０内を流れる気体を
排出通路６１側へ流すように試料管５６をバイパスする
側とに流路を切り換えることができるようになってい
る。A flow path switching cock 54 is provided so as to connect the supply path 60 and the discharge path 61. The flow path switching cock 54 allows the supply path 60 to be connected to the inside of the supply path 60 when the O ₂ storage capacity is measured. The flow path can be switched between a side that supplies the gas flowing through the sample tube 56 to the sample in the sample tube 56 and a side that bypasses the sample tube 56 so that the gas flowing in the supply passage 60 flows to the discharge passage 61 side. Has become.

【００３７】また、流路切換コック５４の下流側の排出
通路６１には、その上流側から順に流量計５１ｂ，パー
ジ用コック５８が配設されている。そして、流量計５１
ｂによって排出通路６１内を流れる気体流量を検出する
ことができるようになっている。また、パージ用コック
５８によってＯ₂ストレージ能力測定の前処理時に不要
な気体を大気中に排出することができるようになってい
る。In the discharge passage 61 on the downstream side of the flow path switching cock 54, a flow meter 51b and a purge cock 58 are arranged in this order from the upstream side. And the flow meter 51
The flow rate of gas flowing in the discharge passage 61 can be detected by b. Unnecessary gas can be discharged to the atmosphere by the purge cock 58 during the pre-processing of the O ₂ storage capacity measurement.

【００３８】また、試料管５６を通過した気体の熱伝導
度を検出する熱伝導度検出器５９が備えられている。次
に、このような測定装置を用いた酸素パルス法によるＯ
₂ストレージ能力の測定方法について説明する。まず、
Ｏ₂ストレージ能力の測定を開始する前に、試料に既に
吸着されている酸素を除去するために前処理を行なう。Further, a thermal conductivity detector 59 for detecting the thermal conductivity of the gas passing through the sample tube 56 is provided. Next, O by an oxygen pulse method using such a measuring device is used.
_{2 A} method for measuring the storage capacity will be described. First,
Before starting the measurement of the O ₂ storage capacity, a pretreatment is performed to remove oxygen already adsorbed on the sample.

【００３９】この前処理では、試料管５６に試料を入
れ、試料管５６をコネクタ５５を介して測定装置本体側
（具体的には供給通路６０，排気通路６１）に接続し、
さらに加熱炉５７をセットする。そして、切換コック５
２をＨ₂導入路６０ｃ側に切り換え、供給通路６０を通
して試料管５６にＨ₂を導入し、試料を約４５０℃に保
った状態で３０分間保持する。In this pretreatment, a sample is put into the sample tube 56, and the sample tube 56 is connected to the measuring device main body side (specifically, the supply passage 60 and the exhaust passage 61) via the connector 55.
Further, the heating furnace 57 is set. And the switching cock 5
2 is switched to the H ₂ introduction path 60c side, H ₂ is introduced into the sample tube 56 through the supply path 60, and the sample is kept at about 450 ° C. for 30 minutes.

【００４０】この場合、試料管５６に導入される気体流
量は流量計５１ａにより所定流量になるように管理され
る。また、パージ用コック５８は開弁されており、排気
通路６１内を流れてきた気体は大気に排出される。この
ような処理により、試料に吸着している酸素をＨ₂と反
応させて試料内から酸素を脱離させ、試料に酸素が吸着
していない状態とする。In this case, the flow rate of the gas introduced into the sample tube 56 is controlled by the flow meter 51a so as to be a predetermined flow rate. Further, the purge cock 58 is opened, and the gas flowing through the exhaust passage 61 is discharged to the atmosphere. By such a treatment, oxygen adsorbed on the sample is reacted with H ₂ to desorb oxygen from the sample, so that oxygen is not adsorbed on the sample.

【００４１】次に、切換コック５２をＨｅ導入路６０ａ
側に切り換え、供給通路６０を通して試料管５６にＨｅ
を導入し、これを３０分間保持するとともに、試料を室
温まで冷却する。このような処理により、試料内から酸
素を脱離させるために上述の処理において供給したＨ₂
がＨｅにより浄化される。このような前処理を行なうこ
とで、試料のより正確なＯ₂ストレージ能力を測定でき
ることになる。Next, the switching cock 52 is connected to the He introduction path 60a.
To the sample tube 56 through the supply passage 60.
And hold it for 30 minutes while cooling the sample to room temperature. By such a treatment, the H ₂ supplied in the above-described treatment to desorb oxygen from the inside of the sample is obtained.
Is purified by He. By performing such a pretreatment, a more accurate O ₂ storage capacity of the sample can be measured.

【００４２】次いで、このような前処理を完了した後、
実際のＯ₂ストレージの測定を行なう。このＯ₂ストレ
ージの測定を行なう場合、酸素パルス導入部５３から供
給通路６０内へパルス状に酸素を導入して、試料管５６
内の試料に酸素を供給する。その後、試料への酸素吸着
が定常状態（即ち、飽和したと推定される状態）となっ
た後、酸素パルス導入部５３から酸素を所定回数（例え
ば、２回）導入し、試料管５６内の試料に酸素を供給し
て終了する。Next, after completing such pre-processing,
Measure the actual O ₂ storage. When performing the measurement of the O ₂ storage, oxygen is introduced in a pulse form from the oxygen pulse introduction unit 53 into the supply passage 60, and the sample tube 56 is introduced.
Supply oxygen to the sample inside. Thereafter, after the oxygen adsorption to the sample has reached a steady state (that is, a state estimated to be saturated), oxygen is introduced a predetermined number of times (for example, twice) from the oxygen pulse introduction unit 53, and Supply oxygen to the sample and terminate.

【００４３】なお、Ｏ₂ストレージの測定を行なう場
合、切換コック５２からの気体の導入は停止され、ま
た、パージ用コック５８は閉弁される。そして、酸素パ
ルス導入部５３から供給通路６０内へパルス状に酸素が
供給される毎に熱伝導度検出器５９により熱伝導度を検
出する。また、流路切換コック５４を試料管５６をバイ
パスする側に切り換えて酸素量の較正も行なう。When measuring the O ₂ storage, the introduction of gas from the switching cock 52 is stopped, and the purge cock 58 is closed. The thermal conductivity is detected by the thermal conductivity detector 59 every time oxygen is supplied in a pulse form from the oxygen pulse introduction unit 53 into the supply passage 60. In addition, the flow path switching cock 54 is switched to a side that bypasses the sample tube 56 to calibrate the oxygen amount.

【００４４】この酸素量の較正では、酸素パルス導入部
５３からパルス状に供給される酸素量と、この酸素量に
対する熱伝導度検出器５９により検出されるピーク検出
値の面積との関係を得る。そして、酸素量の較正により
得られた酸素量とピーク検出値の面積との関係に基づい
て、試料が定常状態になった後に熱伝導度検出器５９に
より検出されるピーク検出値の面積の平均値と、試料が
定常状態になる前に酸素パルス導入部５３から酸素が供
給される毎に熱伝導度検出器５９により検出されるピー
ク検出値の面積との面積差から試料に吸着した酸素吸着
量を換算し、その総計から試料１リットル当たりの酸素
吸着量（ｃｃ／リットル）、即ち試料のＯ₂ストレージ
能力を算出することができる。In the calibration of the oxygen amount, the relationship between the oxygen amount supplied in a pulse form from the oxygen pulse introduction unit 53 and the area of the peak detection value detected by the thermal conductivity detector 59 with respect to the oxygen amount is obtained. . Then, based on the relationship between the amount of oxygen obtained by the calibration of the amount of oxygen and the area of the peak detection value, the average of the area of the peak detection value detected by the thermal conductivity detector 59 after the sample enters a steady state. The oxygen adsorption adsorbed on the sample is determined from the area difference between the value and the area of the peak detection value detected by the thermal conductivity detector 59 each time oxygen is supplied from the oxygen pulse introduction unit 53 before the sample enters a steady state. The amount is converted, and the oxygen adsorption amount per liter of the sample (cc / liter), that is, the O ₂ storage capacity of the sample can be calculated from the total amount.

【００４５】次に、ライトオフ触媒１１のＯ₂ストレー
ジ能力を、一般的に用いられる床下触媒（例えばリーン
ＮＯ_x触媒１３と三元触媒１４とから構成される排ガス
浄化手段）のＯ₂ストレージ能力（酸素パルス法におけ
る測定で２００〜５００ｃｃ／リットル）よりも低い、
酸素パルス法における測定で約１５０ｃｃ／リットル以
下に設定する理由について、図１０に基づいて説明す
る。Next, the light-off the O ₂ storage capability of the catalyst 11, the O ₂ storage capability of the commonly used underfloor catalyst (e.g. lean NO _x catalyst 13 and the exhaust gas purifying means composed of the three-way catalyst 14.) (200 to 500 cc / liter as measured by the oxygen pulse method),
The reason for setting the pressure to about 150 cc / liter or less in the measurement by the oxygen pulse method will be described with reference to FIG.

【００４６】ここで、図１０は、酸素パルス法において
測定されるライトオフ触媒１１のＯ ₂ストレージ能力を
変化させた場合の復活制御（リッチスパイク）の導入時
間についての実験結果を示すものである。この実験結果
は、約１．３リットルの容量を有するリーンＮＯ_X触媒
１３及び約１．０リットルの容量を有する三元触媒１４
とから構成される排ガス浄化手段の上流側に、約０．７
リットルの容量を有するライトオフ触媒１１を設けて排
気浄化装置を構成し、空燃比（Ａ／Ｆ）約３０程度とす
るリーン運転を約６０秒継続させて、リーンＮＯ_X触媒
１３に吸着したＮＯ_Xが完全に放出されるのに要する復
活制御導入時間（リッチスパイク導入時間）を計測する
という実験において得られた結果である。Here, FIG. 10 shows the case of the oxygen pulse method.
O of the light-off catalyst 11 to be measured _TwoStorage capacity
When resurrection control (rich spike) is introduced when changed
It shows the experimental results for the interval. The result of this experiment
Is a lean NO with a capacity of about 1.3 liters_Xcatalyst
13 and a three-way catalyst 14 having a capacity of about 1.0 liter
About 0.7 upstream of the exhaust gas purifying means
A light-off catalyst 11 having a capacity of 1 liter is provided and exhausted.
Construct an air purifier and set the air-fuel ratio (A / F) to about 30
The lean operation is continued for about 60 seconds, and the lean NO_Xcatalyst
NO adsorbed on 13_XRequired to be fully released
Measure live control introduction time (rich spike introduction time)
This is the result obtained in the experiment.

【００４７】図１０の実験結果に示すように、ライトオ
フ触媒１１のＯ₂ストレージ能力が酸素パルス法におけ
る測定で約１５０ｃｃ／リットル以下の場合にはリッチ
スパイク導入時間は比較的短いが、ライトオフ触媒１１
のＯ₂ストレージ能力が酸素パルス法における測定で約
１５０ｃｃ／リットルよりも高くなると、急激にリッチ
スパイク導入時間が長くなることがわかる。As shown in the experimental results in FIG. 10, when the O ₂ storage capacity of the light-off catalyst 11 is about 150 cc / liter or less as measured by the oxygen pulse method, the rich spike introduction time is relatively short, Catalyst 11
The O ₂ storage capability becomes higher than about 150 cc / liter as measured in an oxygen pulse method, rapidly it can be seen that the rich spike introduction time becomes longer.

【００４８】このように、ライトオフ触媒１１のＯ₂ス
トレージ能力が約１５０ｃｃ／リットル以下になるよう
にすれば、リッチスパイク導入時間が短くなることか
ら、ライトオフ触媒１１のＯ₂ストレージ能力によるＨ
ＣやＣＯ等の酸化への影響はほとんどないと考えられ
る。因みに、酸素パルス法における測定でＯ₂ストレー
ジ能力が約３００ｃｃ／リットルのライトオフ触媒１１
を備えた排気浄化装置に対し、酸素パルス法における測
定でＯ₂ストレージ能力が約１５０ｃｃ／リットルのラ
イトオフ触媒１１を備えた排気浄化装置では、燃料消費
率に換算すると、約６０％の燃料消費率の低減効果が得
られることになる。したがって、ライトオフ触媒１１の
Ｏ₂ストレージ能力は酸素パルス法における測定で約１
５０ｃｃ／リットル以下とすることが好ましい。[0048] H by the way, if so O ₂ storage capability of the light-off catalyst 11 becomes more than about 150 cc / liter, since the rich spike introduction time is shortened, the O ₂ storage capability of the light-off catalyst 11
It is considered that C and CO have almost no effect on oxidation. Incidentally, the light-off catalyst 11 having an O ₂ storage capacity of about 300 cc / liter as measured by the oxygen pulse method.
To exhaust purification device provided with, in the exhaust purification apparatus to O ₂ storage capacity with a light-off catalyst 11 to about 150 cc / liter as measured in the oxygen pulse method, in terms of fuel consumption rate, consumption of about 60% of the fuel The effect of reducing the rate can be obtained. Therefore, the O ₂ storage capacity of the light-off catalyst 11 was about 1 as measured by the oxygen pulse method.
It is preferred to be 50 cc / liter or less.

【００４９】なお、ライトオフ触媒１１からイオウ成分
を脱離させる再生制御を考慮しても、上述のライトオフ
触媒１１の復活制御の場合と同様に、ライトオフ触媒１
１のＯ₂ストレージ能力は酸素パルス法における測定で
約１５０ｃｃ／リットル以下とすることが好ましい。Even when the regeneration control for desorbing the sulfur component from the light-off catalyst 11 is taken into consideration, the light-off catalyst 1
Preferably, the O ₂ storage capacity of No. 1 is about 150 cc / liter or less as measured by the oxygen pulse method.

【００５０】そこで、本実施形態におけるライトオフ触
媒１１は、Ｏ₂ ストレージ機能を有する添加剤、例えば
セリアＣｅＯ₂ の添加量を、ライトオフ触媒１１の容量
１リットル当たり２５ｇ（即ち、添加量２５ｇ／リット
ル）以下とする（これには、添加量をゼロとする場合も
含まれる）ことにより、ライトオフ触媒１１が蓄えうる
酸素量が、ライトオフ触媒１１の容量１リットル当たり
１５０ｃｃ（即ち、酸素量１５０ｃｃ／リットル）より
も少なくなるようにして、上述した酸素パルス法による
ライトオフ触媒１１のＯ₂ ストレージ能力を低下させて
いる。Therefore, the light-off catalyst 11 in the present embodiment is prepared by adding an additive having an O ₂ storage function, such as ceria CeO ₂ , to 25 g per liter of the light-off catalyst 11 (ie, 25 g / addition amount). Liters) or less (including the case where the addition amount is zero), the amount of oxygen that can be stored in the light-off catalyst 11 becomes 150 cc per liter of the light-off catalyst 11 (that is, the oxygen amount). (150 cc / liter) to reduce the O ₂ storage capacity of the light-off catalyst 11 by the above-described oxygen pulse method.

【００５１】この場合、ライトオフ触媒１１のセリアＣ
ｅＯ₂ の添加量を少なくするには、図２（ａ）に示すよ
うに、セリアＣｅＯ₂ を全く添加しない構造のものとす
れば良い。また、図２（ｂ）に示すように、ライトオフ
触媒１１が多層構造（図２（ｂ）では、一例としてＡ層
とＢ層とからなる２層構造のものを示している）になっ
ている場合は、１部の層のみ（例えば、Ａ層のみ又はＢ
層のみ）セリアＣｅＯ ₂ を全く添加しない構造のものと
すれば良い。In this case, the ceria C of the light-off catalyst 11
eO_Two As shown in FIG. 2 (a), the amount of
Sea urchin, ceria CeO_Two Of a structure without any addition of
Just do it. Also, as shown in FIG.
The catalyst 11 has a multilayer structure (in FIG.
And B-layer structure).
If only one layer (for example, only layer A or layer B)
Layer only) Ceria CeO _Two With no structure added
Just do it.

【００５２】このように、本実施形態ではライトオフ触
媒１１のセリアＣｅＯ₂ の添加量を少なくすることによ
って、復活制御や再生制御時のリーンＮＯ_X触媒１３に
供給されるＨＣやＣＯが酸化されることが抑制されるた
め、燃費の悪化を招くことなくリーンＮＯ_X触媒１３に
吸着したＮＯ_XやＳＯ_Xを確実に脱離させることができ
るようになり、これにより、リーンＮＯ_X触媒１３の耐
久性を高めることができる。As described above, in the present embodiment, by reducing the amount of ceria CeO ₂ added to the light-off catalyst 11, HC and CO supplied to the lean NO _X catalyst 13 at the time of recovery control and regeneration control are oxidized. Therefore, NO _X and SO _X adsorbed on the lean NO _X catalyst 13 can be surely desorbed without deteriorating the fuel efficiency, whereby the lean NO _X catalyst 13 Durability can be increased.

【００５３】なお、このようにセリアＣｅＯ₂ の添加量
を少なくする場合、エンジンの冷態始動時にリッチ運転
が行なわれてＨＣ，ＣＯが排出されないように空燃比制
御をより正確に行なう必要がある。これは、後述すると
復活制御（リッチスパイク）や再生制御を行なった場合
に、この復活制御や再生制御によってリーンＮＯ_X触媒
に供給されたＨＣやＣＯがライトオフ触媒１１のセリア
ＣｅＯ₂ に蓄えられたＯ₂ によって酸化されて消費され
るのを抑制しているためである。When the addition amount of ceria CeO ₂ is reduced as described above, it is necessary to perform the air-fuel ratio control more accurately so that the rich operation is performed at the time of cold start of the engine and HC and CO are not discharged. . This is because, when the restoration control (rich spike) and the regeneration control are performed, HC and CO supplied to the lean NO _X catalyst by the restoration control and the regeneration control are stored in the ceria CeO ₂ of the light-off catalyst 11. This is because oxidation and consumption by the O ₂ are suppressed.

【００５４】三元触媒１４は、排気通路３の下流側（床
下側）に配設され、特に、エンジンの暖機後に排ガス中
のＣＯ，ＨＣ及びＮＯ_xを浄化するものである。[0054] three-way catalyst 14 is disposed downstream of the exhaust passage 3 (underfloor side), and is particularly used for purifying CO in the exhaust gas, the HC and NO _x after engine warm-up.

【００５５】この三元触媒１４は、ストイキオフィード
バック運転モード時には、排ガス中のＣＯ，ＨＣ及びＮ
Ｏ_xを浄化し、リーン運転モード時にはＣＯ，ＨＣを酸
化する機能を有するものである。なお、本実施形態で
は、ライトオフ触媒１１をセリアＣｅＯ₂ を備えないも
の（或いは、セリアＣｅＯ₂ の量を低減したもの）とし
て構成しており、この場合、Ｏ₂ ストレージ能力が低下
し、排ガス中のＨＣの浄化効率が低下すると考えられる
ため、この三元触媒１４をＯ₂ ストレージ機能を有する
セリアＣｅＯ₂ を備えるものとして構成し、排ガス中の
ＨＣの浄化効率を向上させるようにしている。In the stoichiometric feedback operation mode, the three-way catalyst 14 controls CO, HC and N in exhaust gas.
It has a function of purifying O _x and oxidizing CO and HC in the lean operation mode. In the present embodiment, the light-off catalyst 11 which does not comprise a ceria CeO ₂ (or those with reduced amounts of ceria CeO ₂₎ constitutes a, in this case, O ₂ storage ability is decreased, the exhaust gas Since it is considered that the purification efficiency of HC in the interior is reduced, the three-way catalyst 14 is configured to include ceria CeO ₂ having an O ₂ storage function so as to improve the purification efficiency of HC in the exhaust gas.

【００５６】また、三元触媒１４のＯ₂ ストレージ能力
を高めることで、例えば後述する再生制御時にリーンＮ
Ｏ_X触媒より脱離したＳＯ_Xが、触媒周辺に存在するＨ
Ｃと反応しＨ₂Ｓという有害物質に変化するがこのＨ₂
Ｓを三元触媒１４に蓄えられたＯ₂により酸化反応さ
せ、Ｈ₂Ｓの放出量を低減することができるという利点
がある。Further, by increasing the O ₂ storage capacity of the three-way catalyst 14, for example, the lean N
The SO _X desorbed from the O _X catalyst is converted into H 2 present around the catalyst.
Changes to harmful substances that react with C H ₂ S This H ₂
There is an advantage in that S can be oxidized by O ₂ stored in the three-way catalyst 14 to reduce the amount of H ₂ S released.

【００５７】リーンＮＯ_x触媒１３は、三元触媒１４の
上流側の排気通路（床下側の排気通路）３に設けられて
おり、エンジンは空燃比をリーンにしながら節約運転を
行なえるリーン運転時にも排ガス中のＮＯ_xを十分に浄
化できるようになっている。このリーンＮＯ_x触媒１３
は、ＮＯ_xを触媒上に吸着することにより排ガス中のＮ
Ｏ_xを浄化するタイプのもの（吸蔵型リーンＮＯ_x触媒，
トラップ型リーンＮＯ_x触媒）で、例えば図３（ａ）に
示すように、アルミナＡｌ₂Ｏ₃を基材とし、この基材上
に、吸蔵材としてバリウムＢａ等の金属成分Ｍ、活性金
属として白金Ｐｔがそれぞれ担持されて構成される。The lean NO _x catalyst 13 is provided in an exhaust passage (exhaust passage below the floor) 3 on the upstream side of the three-way catalyst 14, and the engine is operated in a lean operation in which the air-fuel ratio is made lean while performing the economizing operation. and to be able to sufficiently purify the NO _x in the exhaust gas also. This lean NO _x catalyst 13
It is, N in the exhaust gas by adsorbing the NO _x on the catalyst
Of the type which purifies O _x (occlusion-type lean NO _x catalyst,
In trap lean NO _x catalyst), for example, as shown in FIG. 3 (a), alumina Al ₂ O ₃ as a base material, onto the substrate, the metal component M barium Ba or the like as storage material, the active metal Platinum Pt is respectively supported and configured.

【００５８】このリーンＮＯ_X触媒１３に担持される金
属成分Ｍは、酸素過剰雰囲気で排ガス中のＮＯ_Xを吸着
し、酸素濃度が低下すると吸着したＮＯ_Xを脱離するＮ
Ｏ_Xの吸着，脱離機能を有するもので、例えばバリウム
Ｂａ，ナトリウムＮａ，カリウムＫのうちの少なくとも
何れか一つの金属成分Ｍを担持するものとして構成すれ
ば良い。The metal component M carried on the lean NO _X catalyst 13 adsorbs NO _X in the exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere, and desorbs the adsorbed NO _X when the oxygen concentration decreases.
O _X adsorption, those having a desorption function, such as barium Ba, sodium Na, may be configured as bearing at least one of the metal component M of potassium K.

【００５９】なお、本実施形態のリーンＮＯ_X触媒１３
では、基材をアルミナＡｌ₂ Ｏ₃ としているが、酸化ジ
ルコニウムＺｒＯ₂ 等の他の基材を用いることもでき
る。また、リーンＮＯ_x触媒１３は、三元機能を有する
ものとして構成しても良い。次に、このように構成され
るリーンＮＯ_X触媒１３におけるＮＯ_Xの吸着，脱離機
能について説明する。The lean NO _X catalyst 13 of the present embodiment
Although the substrate is made of alumina Al ₂ O ₃ , other substrates such as zirconium oxide ZrO ₂ may be used. Further, the lean NO _x catalyst 13 may be configured to have a three-way function. Next, the function of adsorbing and desorbing NO _X in the lean NO _X catalyst 13 configured as described above will be described.

【００６０】酸素過剰雰囲気（リーン雰囲気）では、図
３（ｂ）に示すように、まず、Ｏ₂が白金Ｐｔの表面に
吸着し、排ガス中のＮＯが白金Ｐｔの表面上でＯ₂ と反
応してＮＯ₂ となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２ＮＯ₂ ）。一
方、リーンＮＯ_X触媒１３に担持されている吸蔵材、例
えばバリウムＢａについて説明すると、バリウムＢａの
一部はＯ₂ と反応し、酸化バリウムＢａＯとなって存在
し、この酸化バリウムＢａＯは、さらに、排ガス中のＣ
Ｏ等と反応して炭酸バリウムＢａＣＯ₃ となる。In an oxygen-excess atmosphere (lean atmosphere), as shown in FIG. 3B, first, O ₂ is adsorbed on the surface of platinum Pt, and NO in the exhaust gas reacts with O ₂ on the surface of platinum Pt. The result is NO ₂ (2NO + O ₂ → 2NO ₂ ). On the other hand, as for the storage material, for example, barium Ba supported on the lean NO _X catalyst 13, a part of barium Ba reacts with O ₂ and exists as barium oxide BaO. , C in exhaust gas
Reacts with O and the like to form barium carbonate BaCO ₃ .

【００６１】このような状況下で、生成されたＮＯ₂ の
一部が白金Ｐｔ上でさらに酸化バリウムＢａＯ及びＣＯ
から生成された炭酸バリウムＢａＣＯ₃ と反応して硝酸
バリウムＢａ（ＮＯ₃ ）₂ が生成され、リーンＮＯ_X触
媒１３に吸着される。このような反応を化学反応式で示
すと、以下の反応式（１）のようになる。ＢａＣＯ₃ ＋２ＮＯ＋３／２Ｏ₂ →Ｂａ（ＮＯ₃ ）₂ ＋ＣＯ₂ ・・・（１）一方、酸素濃度が低下した雰囲気（リッチ雰囲気）で
は、図３（ｃ）に示すように、ＮＯ₂ の生成量が低下
し、逆方向の反応が進み、リーンＮＯ_X触媒１３からＮ
Ｏ₂ が脱離される。Under these circumstances, part of the generated NO ₂ is further converted to barium oxide BaO and CO 2 on platinum Pt.
Reacts with the barium carbonate BaCO ₃ generated from the catalyst to generate barium nitrate Ba (NO ₃ ) _{2, which} is adsorbed by the lean NO _X catalyst 13. When such a reaction is represented by a chemical reaction formula, the following reaction formula (1) is obtained. _{BaCO 3 + 2NO + 3 / 2O} 2 → Ba (NO 3) 2 + CO 2 ··· (1) On the other hand, the atmosphere in which the oxygen concentration is lowered (rich atmosphere), as shown in FIG. 3 (c), the amount of NO ₂ Decreases, the reverse reaction proceeds, and the lean NO _X catalyst 13
O ₂ is eliminated.

【００６２】つまり、リーンＮＯ_X触媒１３に吸着して
いる硝酸バリウムＢａ（ＮＯ₃ ）₂と排ガス中のＣＯと
が白金Ｐｔの表面上で反応し、ＮＯ₂ 及び炭酸バリウム
ＢａＣＯ₃ が生成され、ＮＯ₂ がリーンＮＯ_X触媒１３
から脱離される。これを化学反応式で示すと、以下の反
応式（２）のようになる。Ｂａ（ＮＯ₃ ）₂ ＋ＣＯ→ＢａＣＯ₃ ＋２ＮＯ＋Ｏ₂ ・・・（２）ただし、２ＮＯ＋Ｏ₂ →２ＮＯ₂ （なお、ＮＯの一部
は、そのまま排出される。）次いで、脱離されたＮＯ₂ は排ガス中の未燃ＨＣ，Ｈ
₂ ，ＣＯにより還元され、Ｎ₂ として排出される（ＮＯ
＋ＣＯ→１／２Ｎ₂ ＋ＣＯ₂),( ＮＯ＋Ｈ₂ →１／２Ｎ
₂ ＋Ｈ₂ Ｏ）。That is, barium nitrate Ba (NO ₃ ) ₂ adsorbed on the lean NO _X catalyst 13 reacts with CO in the exhaust gas on the surface of platinum Pt to produce NO ₂ and barium carbonate BaCO ₃ , NO ₂ is a lean NO _X catalyst 13
Is detached from This can be represented by the following reaction formula (2) when expressed by a chemical reaction formula. Ba (NO ₃ ) ₂ + CO → BaCO ₃ + 2NO + O ₂ (2) However, 2NO + O ₂ → 2NO ₂ (a part of NO is discharged as it is.) Then, the desorbed NO ₂ is exhaust gas. Unburned HC and H inside
₂ , reduced by CO and discharged as N ₂ (NO
+ CO → 1 / 2N ₂ + CO ₂ ), (NO + H ₂ → 1 / 2N
_₂ + H ₂ O).

【００６３】このように、リーンＮＯ_X触媒１３には、
硝酸バリウムＢａ（ＮＯ₃ ）₂ 及び炭酸バリウムＢａＣ
Ｏ₃ が化学平衡の状態で存在し、リーンＮＯ_X触媒１３
の近傍の雰囲気に応じて各方向への反応が生じることに
なる。ところで、このようなリーンＮＯ_x触媒６Ａは、
酸素過剰雰囲気で排ガス中のＳＯ_Xを吸着し、所定の高
温雰囲気下では、酸素濃度が低下すると吸着したＳＯ _X
の一部を脱離する性質も有している。As described above, the lean NO_XIn the catalyst 13,
Barium nitrate Ba (NO_Three )_Two And barium carbonate BaC
O_Three Exists in a state of chemical equilibrium, and lean NO_XCatalyst 13
Reaction in each direction depending on the atmosphere near the
Become. By the way, such a lean NO_xCatalyst 6A is
SO in exhaust gas in oxygen-excess atmosphere_XAdsorbs the predetermined height
Under a warm atmosphere, when the oxygen concentration decreases, the adsorbed SO _X
Also has the property of desorbing a part of it.

【００６４】つまり、このリーンＮＯ_X触媒１３は、図
４（ａ）に示すように、酸素過剰雰囲気（リーン雰囲
気）では、Ｏ₂ が白金Ｐｔの表面に吸着し、燃料や潤滑
油に含まれる硫黄成分が、燃焼後ＳＯ₂として排出さ
れ、この排ガス中に含まれるＳＯ ₂ が白金Ｐｔの表面上
でＯ₂ と反応してＳＯ₃ となる（２ＳＯ₂ ＋Ｏ₂ →２Ｓ
Ｏ ₃ ）。That is, this lean NO_XThe catalyst 13
As shown in FIG. 4A, an oxygen-excess atmosphere (lean atmosphere)
Then, O_Two Is adsorbed on the surface of platinum Pt, fuel and lubrication
The sulfur component in the oil is_TwoDischarged as
And the SO contained in this exhaust gas _Two Is on the surface of platinum Pt
In O_Two Reacts with SO_Three (2SO_Two + O_Two → 2S
O _Three ).

【００６５】次いで、生成されたＳＯ₃ の一部が白金Ｐ
ｔを触媒として炭酸バリウムＢａＣＯ₃ と反応すること
によって硫酸バリウムＢａＳＯ₄ が生成され、リーンＮ
Ｏ_X触媒１３に吸着される。これを化学反応式で示す
と、以下の反応式（３）のようになる。ＢａＣＯ₃ ＋ＳＯ₃ →ＢａＳＯ₄ ＋ＣＯ₂ ・・・（３）一方、酸素濃度が低下した雰囲気（リッチ雰囲気）で
は、図４（ｂ）に示すように、リーンＮＯ_X触媒１３に
吸着している硫酸バリウムＢａＳＯ₄ の一部と排ガス中
のＣＯとが白金Ｐｔの触媒作用により、炭酸バリウムＢ
ａＣＯ₃ 及びＳＯ ₂ が生成され、ＳＯ₂ がリーンＮＯ_X
触媒１３から脱離される。これを化学反応式で示すと、
以下の反応式（４）のようになる。Next, the generated SO_Three Part of is platinum P
barium carbonate BaCO using t as a catalyst_Three Reacting with
Barium sulfate BaSO_Four Is generated and lean N
O_XAdsorbed on the catalyst 13. This is shown by the chemical reaction formula
And the following reaction formula (3). BaCO_Three + SO_Three → BaSO_Four + CO_Two ... (3) On the other hand, in an atmosphere in which the oxygen concentration is low (rich atmosphere)
Represents a lean NO, as shown in FIG._XFor catalyst 13
Adsorbed barium sulfate BaSO_Four Part of and in exhaust gas
Of barium carbonate B by the catalytic action of platinum Pt
aCO_Three And SO _Two Is generated and SO_Two Is lean no_X
It is desorbed from the catalyst 13. This is represented by a chemical reaction formula,
The following reaction formula (4) is obtained.

【００６６】ＢａＳＯ₄ ＋ＣＯ→ＢａＣＯ₃ ＋ＳＯ₂ ・・・（４）ところで、このようなリーンＮＯ_X触媒１３では、ＮＯ
_Xの吸着，脱離作用によりＮＯ_Xを浄化するため、ＮＯ
_Xが吸着したら、適宜脱離させる必要がある。また、リ
ーンＮＯ_X触媒１３では、炭酸バリウムＢａＣＯ₃ 及び
硫酸バリウムＢａＳＯ₄ が化学平衡の状態で存在し、リ
ーンＮＯ_X触媒１３の近傍の雰囲気に応じて各方向への
反応が進み易くなる。つまり、排ガスの空燃比（排気空
燃比）が小さくなる程（即ち、空燃比がリッチになる
程）、硫酸バリウムＢａＳＯ₄ が分解し易くなり、炭酸
バリウムＢａＣＯ₃ が生成され易くなる。逆に、排ガス
の空燃比が大きくなる程（即ち、空燃比がリーンになる
程）、炭酸バリウムＢａＣＯ₃ が分解し易くなり、硫酸
バリウムＢａＳＯ₄ が生成され易くなる。BaSO ₄ + CO → BaCO ₃ + SO ₂ (4) By the way, in such a lean NO _X catalyst 13, NO
_X adsorption, to purify NO _X by an elimination action, NO
_{When X} is adsorbed, it needs to be desorbed appropriately. Further, in the lean NO _X catalyst 13, barium carbonate BaCO ₃ and barium sulfate BaSO ₄ exist in a state of chemical equilibrium, and the reaction in each direction easily proceeds according to the atmosphere near the lean NO _X catalyst 13. That is, as the air-fuel ratio of the exhaust gas (exhaust air-fuel ratio) becomes smaller (that is, as the air-fuel ratio becomes richer), barium sulfate BaSO ₄ is more easily decomposed and barium carbonate BaCO ₃ is more easily generated. Conversely, as the air-fuel ratio of the exhaust gas increases (that is, the air-fuel ratio becomes leaner), barium carbonate BaCO ₃ is more easily decomposed, and barium sulfate BaSO ₄ is more easily generated.

【００６７】しかしながら、実際には、硫酸バリウムＢ
ａＳＯ₄ は分解しにくいため、酸素濃度が低下しても
（即ち、空燃比がリッチになっても）硫酸バリウムＢａ
ＳＯ₄は分解されずに残ってしまう。これにより、使用
されたバリウムＢａ分だけ硝酸バリウムＢａ（ＮＯ₃ ）
₂ が生成されなくなり、リーンＮＯ_X触媒１３によるＮ
Ｏ_Xの浄化能力が低下することになるため（これを、Ｓ
被毒という）、リーンＮＯ_X触媒１３に吸着したＳＯ_X
も適宜脱離させる必要がある。However, in practice, barium sulfate B
Since aSO ₄ is hardly decomposed, barium sulfate Ba is reduced even when the oxygen concentration is reduced (that is, even when the air-fuel ratio becomes rich).
SO ₄ remains without being decomposed. Thus, barium nitrate Ba (NO ₃ ) is used for the amount of barium Ba used.
₂ is no longer generated, N by the lean NO _X catalyst 13
Since the purification ability of O _x is reduced (this is
That poisoning), SO _X adsorbed in the lean NO _X catalyst 13
Also need to be appropriately desorbed.

【００６８】さらに、例えば燃料や潤滑油中に含まれる
イオウ成分の濃度が高い場合であって、目標ライフタイ
ム（例えば、走行距離約１０万ｋｍ）に達する前にリー
ンＮＯ_X触媒１３が劣化し、ＮＯ_X浄化効率が著しく低
下した場合であっても、大気中に排出されるＮＯ_Xの濃
度が法規制による許容値を超えないようにする必要もあ
る。Further, for example, when the concentration of the sulfur component contained in the fuel or the lubricating oil is high, the lean NO _X catalyst 13 deteriorates before reaching the target life time (for example, about 100,000 km of traveling distance). , there is also a case where nO _X purification efficiency is significantly reduced, also necessary that the concentration of the nO _X discharged into the atmosphere does not exceed the permissible value due to regulations.

【００６９】このため、本実施形態にかかる希薄燃焼内
燃機関では、リーンＮＯ_X触媒１３のＮＯ_X浄化効率が
ＮＯ_Xの吸着によって低下した場合に吸着したＮＯ_Xを
脱離させてＮＯ_X浄化効率を復活させるための制御（復
活制御）、リーンＮＯ_X触媒１３にＳＯ_Xが吸着してＮ
Ｏ_X浄化効率が低下した場合に吸着したＳＯ_Xを脱離さ
せてリーンＮＯ_X触媒１３を再生させるための制御（再
生制御）が行なわれるようになっている。For this reason, in the lean burn internal combustion engine according to the present embodiment, when the NO _X purification efficiency of the lean NO _X catalyst 13 is reduced by the adsorption of NO _X , the adsorbed NO _X is desorbed and the NO _X purification efficiency is reduced. the control for reviving (resurrected control), SO _X in the lean NO _X catalyst 13 adsorbs N
A control (regeneration control) for regenerating the lean NO _X catalyst 13 by desorbing the adsorbed SO _X when the O _X purification efficiency is reduced is performed.

【００７０】したがって、本実施形態にかかる希薄燃焼
内燃機関のＥＣＵ２０には、図５の機能ブロック図に示
すように、ＮＯ_X浄化効率演算手段２１と、ＮＯ_X浄化
効率判定手段２２と、運転モード設定手段２３と、運転
モード選択手段２４と、燃料噴射制御手段２５とが設け
られている。ここで、ＮＯ_X浄化効率演算手段２１は、
上流側ＮＯ_Xセンサ９及び下流側ＮＯ_Xセンサ１０から
の検出情報に基づいて、リーンＮＯ_X触媒１３によるＮ
Ｏ_Xの浄化効率を算出するものである。つまり、ＮＯ_X
浄化効率演算手段２１は、上流側ＮＯ_Xセンサ９による
検出値Ａ₁ と下流側ＮＯ_Xセンサ１０による検出値Ａ ₂
とからリーンＮＯ_X触媒１３によるＮＯ_Xの浄化効率
（＝Ａ₂ ／Ａ₁ ）を算出するようになっている。Therefore, the lean burn according to the present embodiment
The ECU 20 of the internal combustion engine has a functional block diagram shown in FIG.
NO_XPurification efficiency calculating means 21, NO_Xpurification
Efficiency determining means 22, operation mode setting means 23,
Mode selection means 24 and fuel injection control means 25 are provided.
Have been. Where NO_XPurification efficiency calculating means 21
Upstream NO_XSensor 9 and downstream NO_XFrom sensor 10
NO based on the detection information_XN by catalyst 13
O_XThis is for calculating the purification efficiency. That is, NO_X
The purifying efficiency calculating means 21 is provided with an upstream NO_XBy sensor 9
Detection value A₁ And downstream NO_XA value detected by the sensor 10 _Two
And no lean_XNO by catalyst 13_XPurification efficiency
(= A_Two / A₁ ) Is calculated.

【００７１】このＮＯ_X浄化効率演算手段２１によるＮ
Ｏ_X浄化効率の算出は、運転モードが吸気リーン運転モ
ードや圧縮リーン運転モード等のリーン運転モードに切
り換わってから一定期間経過した後に行なわれるように
なっている。このため、ＮＯ _X浄化効率演算手段２１に
は、タイマ２９のカウント値が読み込まれるようになっ
ており、カウント値が設定値に達したら演算を行なうよ
うになっている。This NO_XN by the purification efficiency calculating means 21
O_XThe calculation of the purification efficiency is performed when the operation mode is the intake lean operation mode.
Switch to lean operation mode such as load mode or compression lean operation mode.
After a certain period of time
Has become. Therefore, NO _XPurification efficiency calculation means 21
Means that the count value of the timer 29 is read.
Calculation when the count value reaches the set value.
Swelling.

【００７２】ＮＯ_X浄化効率判定手段２２は、リーンＮ
Ｏ_X触媒１３のＮＯ_X浄化効率がＮＯ_Xの吸着によって
低下した場合にＮＯ_X浄化効率を復活させるための制御
（復活制御）、リーンＮＯ_X触媒１３にＳＯ_Xが吸着し
ＮＯ_X浄化効率が低下した場合にリーンＮＯ_X触媒１３
を再生させるための制御（再生制御）のうちのいずれか
の制御を行なう必要があるか否かを判定するものであ
る。The NO _X purification efficiency determining means 22 determines the lean N
When the NO _X purification efficiency of the O _X catalyst 13 decreases due to NO _X adsorption, control for restoring the NO _X purification efficiency (restoration control), the SO _X is adsorbed on the lean NO _X catalyst 13 and the NO _X purification efficiency is reduced. When it is lowered, the lean NO _X catalyst 13
It is determined whether or not it is necessary to perform any one of the controls for reproducing (reproduction control).

【００７３】このため、ＮＯ_X浄化効率判定手段２２に
は、復活制御用判定手段２２Ａと、再生制御用判定手段
２２Ｂとが備えられている。まず、復活制御用判定手段
２２Ａは、復活制御を行なう必要があるか否かを判定す
べく、吸気リーン運転モードや圧縮リーン運転モード等
のリーン運転モードでの運転が所定時間（例えば、約６
０秒）行なわれたか否かを判定するものである。このた
め、復活制御用判定手段２２Ａには、タイマ２９のカウ
ント値が読み込まれるようになっている。For this reason, the NO _X purification efficiency determining means 22 includes a recovery control determining means 22A and a regeneration control determining means 22B. First, the recovery control determining means 22A performs the operation in the lean operation mode such as the intake lean operation mode or the compression lean operation mode for a predetermined time (for example, about 6 hours) in order to determine whether the recovery control needs to be performed.
(0 seconds). For this reason, the count value of the timer 29 is read into the recovery control determination means 22A.

【００７４】そして、この復活制御用判定手段２２Ａに
よって、リーン運転モードでの運転が所定時間（例え
ば、約６０秒）行なわれたと判定された場合は、復活制
御を行なう必要があると判定し、後述する燃料噴射制御
手段２５に備えられる追加燃料噴射制御手段２７に出力
するようになっている。再生制御用判定手段２２Ｂは、
再生制御を行なう必要があるか否かを判定すべく、ＮＯ
_X浄化効率演算手段２１によって算出された復活制御後
のＮＯ_X浄化効率ηが再生制御用判定値ａよりも小さく
なったか否かを判定するものである。When it is determined by the recovery control determining means 22A that the operation in the lean operation mode has been performed for a predetermined time (for example, about 60 seconds), it is determined that the recovery control needs to be performed. The output is provided to an additional fuel injection control means 27 provided in a fuel injection control means 25 described later. The reproduction control determination means 22B includes:
NO to determine whether or not it is necessary to perform regeneration control
_This is for determining whether or not the NO _X purification efficiency η after the restoration control calculated by the _X purification efficiency calculation means 21 has become smaller than the regeneration control determination value a.

【００７５】そして、この再生制御用判定手段２２Ｂに
よって、復活制御後のＮＯ_X浄化効率ηが再生制御用判
定値ａよりも小さくなったと判定された場合は、再生制
御を行なう必要があると判定し、後述する燃料噴射制御
手段２５に備えられる追加燃料噴射制御手段２７に出力
するようになっている。なお、再生制御用判定値ａは、
図７に示すように、燃料中に含まれるイオウ成分の濃度
が１００ｐｐｍの場合で、走行距離が約１万ｋｍに達し
たときのリーンＮＯ_X触媒１３のＮＯ_X浄化効率に相当
する値として設定される。[0075] Then, judged by the reproduction control determining unit 22B, if the NO _X purification efficiency after the resurrection control η is determined to have become smaller than the threshold value a for regeneration control, it is necessary to perform playback control Then, the output is outputted to an additional fuel injection control means 27 provided in the fuel injection control means 25 described later. Note that the reproduction control determination value a is
As shown in FIG. 7, when the concentration of the sulfur component contained in the fuel is 100 ppm, the value is set as a value corresponding to the NO _X purification efficiency of the lean NO _X catalyst 13 when the traveling distance reaches about 10,000 km. Is done.

【００７６】ところで、燃料噴射制御手段２４は、通常
燃料噴射制御手段２５と、追加燃料噴射制御手段２６と
を備えて構成される。このうち、追加燃料噴射制御手段
２５は、復活制御用判定手段２２Ａによって復活制御が
必要であると判定された場合に復活制御として追加燃料
噴射が行なわれ、また、再生制御用判定手段２２Ｂによ
って再生制御が必要であると判定された場合に再生制御
として追加燃料噴射が行なわれるように、燃料噴射弁８
の作動を制御するものである。Incidentally, the fuel injection control means 24 comprises a normal fuel injection control means 25 and an additional fuel injection control means 26. Among these, the additional fuel injection control means 25 performs additional fuel injection as the recovery control when the recovery control determination means 22A determines that the recovery control is necessary, and the regeneration control determination means 22B The fuel injection valve 8 is controlled so that additional fuel injection is performed as regeneration control when it is determined that control is necessary.
This controls the operation of.

【００７７】この追加燃料噴射制御手段２５は、各種セ
ンサ類２８からの検出情報（例えば、エンジン回転数情
報や機関負荷情報）に基づいて、追加燃料噴射の噴射開
始時期Ｔ_INJを設定するとともに、各サイクル内での追
加燃料の噴射時間を設定するようになっている。まず、
復活制御として追加燃料噴射を行なうための追加燃料噴
射の噴射開始時期Ｔ_INJ及び噴射時間の設定について説
明する。The additional fuel injection control means 25 sets the injection start timing T _INJ of the additional fuel injection based on the detection information (for example, the engine speed information and the engine load information) from the various sensors 28. The injection time of the additional fuel in each cycle is set. First,
The setting of the injection start timing T _INJ and the injection time of the additional fuel injection for performing the additional fuel injection as the recovery control will be described.

【００７８】この復活制御として追加燃料噴射を行なう
ための噴射開始時期Ｔ_INJ及び噴射時間は、図６（ａ）
に示すように、リーンＮＯ_X触媒１３の近傍が酸素濃度
の低下したリッチ雰囲気となるように設定される。例え
ば、リッチ雰囲気とするためには、空燃比を約１３に設
定して、約２秒間実施されるようにする。この場合、復
活制御としての追加燃料噴射が開始されたらタイマ２９
がカウントを開始するようにし、追加燃料噴射制御手段
２７にはタイマ２９のカウント値が読み込まれるように
すれば良い。The injection start timing T _INJ and the injection time for performing the additional fuel injection as the recovery control are shown in FIG.
As shown in (2), the vicinity of the lean NO _X catalyst 13 is set to be a rich atmosphere with a reduced oxygen concentration. For example, to achieve a rich atmosphere, the air-fuel ratio is set to about 13 and the operation is performed for about 2 seconds. In this case, when the additional fuel injection as the recovery control is started, the timer 29 is started.
May start counting, and the additional fuel injection control means 27 may read the count value of the timer 29.

【００７９】なお、この復活制御としての追加燃料噴射
は、リーンＮＯ_X触媒１３の近傍をリッチ雰囲気とする
ためのものであるため、リッチスパイクともいう。この
ような制御を行なうのは、吸気リーン運転モードや圧縮
リーン運転モード等のリーン運転モードでの運転が行な
われると、リーンＮＯ_X触媒１３の近傍は酸素過剰雰囲
気（リーン雰囲気）となり、上述の反応式（１）で示さ
れる反応が進むため、これらのリーン運転モードが所定
時間（例えば、約６０秒）以上行なわれると、リーンＮ
Ｏ_X触媒１３に多量のＮＯ_Xが吸着されて、リーンＮＯ
_X触媒１３によるＮＯ_X浄化効率が徐々に低下すること
になるからである。The additional fuel injection as the recovery control is for making the vicinity of the lean NO _X catalyst 13 a rich atmosphere, and is also called a rich spike. When such a control is performed in an operation in a lean operation mode such as an intake lean operation mode or a compression lean operation mode, the vicinity of the lean NO _X catalyst 13 becomes an oxygen-excess atmosphere (lean atmosphere), and Since the reaction represented by the reaction formula (1) proceeds, if these lean operation modes are performed for a predetermined time (for example, about 60 seconds) or more, the lean N
A large amount of NO _X is adsorbed on the O _X catalyst 13 and lean NO
_This is because the NO _X purification efficiency by the _X catalyst 13 gradually decreases.

【００８０】これにより、リーンＮＯ_X触媒１３へのＮ
Ｏ_X吸着量が増加することによってＮＯ_X浄化効率が低
下しても、追加燃料噴射制御手段２７によって復活制御
として追加燃料噴射が行なわれて、上述の反応式（２）
に示すような反応が促進されるため、リーンＮＯ_X触媒
１３からＮＯ_Xを脱離させることができ、図６（ｂ）に
示すように、リーンＮＯ_X触媒１３によるＮＯ_X浄化効
率を向上させることができる。なお、図６（ｂ）は、図
７のＸ部の部分拡大図である。As a result, the lean NO _X catalyst 13
O also _X adsorption amount is reduced is NO _X purification efficiency by increasing, it is performed the additional fuel injection as resurrected controlled by the additional fuel injection control unit 27, the above-mentioned reaction formula (2)
Since, as shown in the reaction is promoted, it is possible to the NO _X from the lean NO _X catalyst 13 desorbed, as shown in FIG. 6 (b), to improve the NO _X purification efficiency due to lean NO _X catalyst 13 be able to. FIG. 6B is a partially enlarged view of a portion X in FIG.

【００８１】このようなリーンＮＯ_X触媒１３の復活制
御に際しては、本実施形態では、ライトオフ触媒１１の
セリアＣｅＯ₂ の添加量を少なくしているため、復活制
御によって供給されたＣＯがライトオフ触媒１１に備え
られるセリアＣｅＯ₂ に蓄えられたＯ₂ によって酸化さ
れて消費されるのが抑制され、これにより、リーンＮＯ
_X触媒１３に吸着したＮＯ_Xを確実に脱離させることが
でき、その耐久性を高めることができるのである。In the recovery control of the lean NO _X catalyst 13, in this embodiment, since the amount of ceria CeO ₂ added to the light-off catalyst 11 is reduced, the CO supplied by the recovery control becomes light-off. Oxidation and consumption by O ₂ stored in the ceria CeO ₂ provided in the catalyst 11 is suppressed, whereby lean NO
NO _X adsorbed on the _X catalyst 13 can be reliably desorbed, and its durability can be enhanced.

【００８２】次に、再生制御として追加燃料噴射を行な
うための追加燃料噴射の噴射開始時期Ｔ_INJ及び噴射時
間の設定について説明する。この再生制御として追加燃
料噴射を行なうための噴射開始時期Ｔ_INJ及び噴射時間
は、リーンＮＯ_X触媒１３の近傍を酸素濃度が低下した
リッチ雰囲気（例えば、Ａ／Ｆ＝約１２）とし、かつ、
所定温度（例えば、約６００℃）以上となるように設定
され、所定時間（例えば、約３分）行なわれるようにな
っている。Next, the setting of the injection start timing T _INJ and the injection time of the additional fuel injection for performing the additional fuel injection as the regeneration control will be described. The injection start timing T _INJ and the injection time for performing the additional fuel injection as the regeneration control are set to a rich atmosphere (for example, A / F = about 12) in which the oxygen concentration is reduced in the vicinity of the lean NO _X catalyst 13, and
The temperature is set to be equal to or higher than a predetermined temperature (for example, about 600 ° C.), and is performed for a predetermined time (for example, about 3 minutes).

【００８３】つまり、この追加燃料噴射制御手段２７に
よる再生制御としての追加燃料噴射は、各気筒の膨張行
程中期から排気行程末期までの間であって、通常燃料噴
射による燃焼（主燃焼）時の熱が存在する期間（以下、
熱残存期間という）に行なわれるように噴射開始時期Ｔ
_INJが設定される。このように噴射開始時期Ｔ_INJを設
定するのは、追加燃料噴射によって噴射された燃料を、
確実に燃焼（以下、再燃焼ともいう）させ、これにより
リーンＮＯ _X触媒１３に付着したＳＯ_Xを脱離させるべ
く、リーンＮＯ_X触媒１３の近傍を酸素濃度が低下した
リッチ雰囲気とし、かつ、高温雰囲気（例えば、約６０
０℃）とするためである。That is, the additional fuel injection control means 27
Additional fuel injection as regeneration control by
Between the middle stage and the end of the exhaust stroke.
Period during which there is heat during combustion by combustion (main combustion)
(Referred to as a heat remaining period)
_INJIs set. Thus, the injection start timing T_INJSet
Is to determine the fuel injected by the additional fuel injection,
Combustion (hereinafter also referred to as reburning)
Lean NO _XSO adhering to catalyst 13_XShould be removed
No, lean NO_XThe oxygen concentration in the vicinity of the catalyst 13 decreased
Rich atmosphere and high temperature atmosphere (for example, about 60
0 ° C.).

【００８４】具体的には、追加燃料噴射制御手段２５
は、この膨張行程後期以降の追加の燃料噴射において基
本となる基本燃料噴射開始時期Ｔｂ_INJを、冷却水温度
θ_W，ＥＧＲ量，主燃焼における点火時期Ｔ_IGによって
補正することにより噴射開始時期Ｔ_INJを設定する。ま
た、追加燃料噴射制御手段１０４は、膨張行程以降の追
加の燃料噴射において基本となる基本駆動時間ｔ_Bを、
噴射開始時期Ｔ_INJ，触媒温度θ_C.Cによって補正する
ことによりインジェクタ駆動時間ｔ_PLUSを設定する。More specifically, the additional fuel injection control means 25
Is to correct the basic fuel injection start timing Tb _INJ, which is the basis of the additional fuel injection after the latter half of the expansion stroke, by the coolant temperature θ _W , the EGR amount, and the ignition timing T _IG in the main combustion, thereby making the injection start timing T Set _INJ . Further, the additional fuel injection control means 104 sets the basic drive time t _B which is the basis for additional fuel injection after the expansion stroke,
The injector drive time t _PLUS is set by correcting the injection start timing T _INJ and the catalyst temperature θ _CC .

【００８５】このような制御を行なうのは、所定時間
（例えば、約６０秒）毎にリーンＮＯ _X触媒１３の復活
制御としてリッチスパイクを行なったとしても、リーン
ＮＯ_X触媒１３の近傍が酸素過剰雰囲気（リーン雰囲
気）となると、リーンＮＯ_X触媒１３では、上述の反応
式（３）で示される反応も進むため、リーンＮＯ_X触媒
１３に徐々にＳＯ_Xも吸着し、リーンＮＯ_X触媒１３に
硫酸バリウムＢａＳＯ₄ として吸着し、リーンＮＯ_X触
媒１３の近傍の酸素濃度が低下しても（即ち、排気空燃
比がリッチになっても）、硫酸バリウムＢａＳＯ₄ は分
解されずにリーンＮＯ_X触媒１３に吸着したままとなっ
てしまうため、ＳＯ_Xの吸着に使用されたバリウムＢａ
分だけ硝酸バリウムＢａ（ＮＯ₃ ）₂ が生成されなくな
り、これにより、リーンＮＯ_X触媒１３によるＮＯ_Xの
浄化能力が低下するからである。Such control is performed for a predetermined time.
(E.g., about 60 seconds) lean NO _XResurrection of catalyst 13
Even if you perform a rich spike as a control,
NO_XThe vicinity of the catalyst 13 is in an oxygen excess atmosphere (lean atmosphere).
), Lean NO_XIn the catalyst 13, the above reaction
Since the reaction represented by equation (3) also proceeds, lean NO_Xcatalyst
SO gradually to 13_XAlso adsorbs, lean NO_XFor catalyst 13
Barium sulfate BaSO_Four Adsorbed as lean NO_XTouch
Even if the oxygen concentration in the vicinity of the medium 13 decreases (that is,
Even when the ratio becomes rich), barium sulfate BaSO_Four Is a minute
Lean NO without understanding_XRemains adsorbed on the catalyst 13
SO_XBa used for the adsorption of water
Barium nitrate Ba (NO_Three )_Two Is no longer generated
This allows for a lean NO_XNO by catalyst 13_Xof
This is because the purification ability is reduced.

【００８６】なお、所定時間を計測するために、再生制
御としての追加燃料噴射制御が開始されるとタイマ２９
がカウントを開始するようになっており、追加燃料噴射
制御手段２５には、タイマ２９のカウント値が読み込ま
れるようになっている。これにより、リーンＮＯ_X触媒
１３へのＳＯ_X吸着量が増加することによってＮＯ_X浄
化効率が低下しても、再生制御としての追加燃料噴射制
御によって、上述の反応式（４）に示すような反応が促
進され、リーンＮＯ_X触媒１３からＳＯ _Xを脱離させる
ことができるため、図７に実線Ａで示すように、リーン
ＮＯ_X触媒１３によるＮＯ_X浄化効率を向上させること
ができる。In order to measure the predetermined time, the reproduction system
When the additional fuel injection control is started, the timer 29
Starts counting and additional fuel injection
The control unit 25 reads the count value of the timer 29.
It is supposed to be. As a result, lean NO_Xcatalyst
SO to 13_XNO due to increased adsorption_XPurification
Additional fuel injection control as regeneration control even if
The reaction promotes the reaction as shown in the above reaction formula (4).
Advanced, lean no_XCatalyst 13 to SO _XDesorb
As shown by the solid line A in FIG.
NO_XNO by catalyst 13_XImproving purification efficiency
Can be.

【００８７】なお、図７中、実線Ａは復活制御後のＮＯ
_X浄化効率を示しており、破線Ｂは再生制御後のＮＯ_X
浄化効率を示している。このようなリーンＮＯ_X触媒１
３の再生制御に際しては、本実施形態ではライトオフ触
媒１１のセリアＣｅＯ₂ の添加量を少なくしているた
め、この再生制御によって供給されたＣＯがライトオフ
触媒１１のセリアＣｅＯ₂ に蓄えられたＯ ₂ によって酸
化されて消費されるのを抑制することができ、これによ
り、リーンＮＯ_X触媒１３に吸着したＳＯ_Xを確実に脱
離させることができ、その耐久性を高めることができる
のである。In FIG. 7, solid line A represents NO after the restoration control.
_XThe purification efficiency is shown, and the broken line B indicates NO after regeneration control._X
This shows the purification efficiency. Such a lean NO_XCatalyst 1
In the reproduction control of No. 3, the light-off touch
Ceria CeO of medium 11_Two To reduce the amount of
Therefore, the CO supplied by this regeneration control is turned off.
Ceria CeO of catalyst 11_Two O stored in _Two By acid
Can be reduced and consumed.
, Lean NO_XSO adsorbed on catalyst 13_XSurely
Can be separated and its durability can be increased
It is.

【００８８】本実施形態にかかる希薄燃焼内燃機関は、
上述のように構成されるため、例えば図８のフローチャ
ートに示すようにして、復活制御，再生制御が行なわれ
る。まず、ステップＳ１０で、復活制御モード（リッチ
スパイクモード）を実行する。このリッチスパイクモー
ドでは、図８中には詳細に示さないが、次のような処理
を行なう。The lean burn internal combustion engine according to the present embodiment
Because of the configuration described above, the restoration control and the reproduction control are performed, for example, as shown in the flowchart of FIG. First, in step S10, a restoration control mode (rich spike mode) is executed. In this rich spike mode, although not shown in detail in FIG. 8, the following processing is performed.

【００８９】つまり、リーンＮＯ_X触媒１３には、圧縮
リーン運転モードや吸気リーン運転モード等のリーン運
転モードでの運転が行なわれると、次第にＮＯ_X吸着量
が増加するため、このようにリーンＮＯ_X触媒１３に吸
着したＮＯ_Xを脱離させてリーンＮＯ_X触媒１３のＮＯ
_X浄化効率を復活させるべく復活制御を行なう必要があ
るか否かを判定する。That is, when the lean NO _X catalyst 13 is operated in a lean operation mode such as a compression lean operation mode or an intake lean operation mode, the amount of NO _X adsorbed gradually increases. NO _X adsorbed on the _X catalyst 13 is desorbed to remove NO from the lean NO _X catalyst 13.
_It is determined whether or not it is necessary to perform the restoration control to restore the _X purification efficiency.

【００９０】この復活制御を行なう必要があるか否か
は、復活制御用判定手段２２Ａによって吸気リーン運転
モードや圧縮リーン運転モード等のリーン運転モードで
の運転が所定時間（例えば、約６０秒）が経過したか否
かによって判定する。この判定の結果、復活制御が必要
であると判定された場合は、追加燃料噴射制御手段２７
によって復活制御としての追加燃料噴射（リッチスパイ
ク）が行なわれる。Whether the recovery control needs to be performed or not is determined by the recovery control determining means 22A for a predetermined time (for example, about 60 seconds) in the lean operation mode such as the intake lean operation mode or the compression lean operation mode. Is determined based on whether or not has elapsed. As a result of this determination, if it is determined that the resurrection control is necessary, the additional fuel injection control means 27
As a result, additional fuel injection (rich spike) is performed as recovery control.

【００９１】これにより、リーンＮＯ_X触媒１３の近傍
がリッチ雰囲気とされて、リーンＮＯ_X触媒１３に吸着
したＮＯ_Xが脱離されるため、リーンＮＯ_X触媒１３に
よるＮＯ_X浄化効率が上昇する。この場合、本実施形態
にかかるライトオフ触媒１１のセリアＣｅＯ₂ の添加量
は少ないため、復活制御によって供給されたＣＯがライ
トオフ触媒１１に備えられるセリアＣｅＯ₂ に蓄えられ
たＯ₂ によって酸化されて消費されるのが抑制され、こ
れにより、リーンＮＯ_X触媒１３に吸着したＮＯ_Xを確
実に脱離される。As a result, the vicinity of the lean NO _X catalyst 13 is made rich and the NO _X adsorbed on the lean NO _X catalyst 13 is desorbed, so that the NO _X purification efficiency of the lean NO _X catalyst 13 increases. In this case, since the amount of ceria CeO ₂ added to the light-off catalyst 11 according to the present embodiment is small, CO supplied by the reactivation control is oxidized by O ₂ stored in the ceria CeO ₂ provided in the light-off catalyst 11. the is consumed is suppressed Te, thereby, reliably desorbing NO _X adsorbed in the lean NO _X catalyst 13.

【００９２】しかしながら、このように所定時間（例え
ば、約６０秒）毎に復活制御が行なわれたとしても、リ
ーンＮＯ_X触媒１３にはＳＯ_Xも吸着し、一旦吸着した
ＳＯ _Xは上述の復活制御では脱離させることができない
ため、次第にＳＯ_X吸着量が増加していき、例えば走行
距離が約１万ｋｍに達するころにはリーンＮＯ_X触媒１
３によるＮＯ_X浄化効率が低下することになる。However, the predetermined time (for example,
Even if the resurrection control is performed every 60 seconds),
No_XThe catalyst 13 contains SO_XAlso adsorbed, once adsorbed
SO _XCan not be detached by the above resurrection control
So gradually SO_XAs the amount of adsorption increases, for example, traveling
Lean NO when the distance reaches about 10,000 km_XCatalyst 1
NO by 3_XPurification efficiency will be reduced.

【００９３】このため、ステップＳ２０で、ＮＯ_X浄化
効率演算手段２１によって復活制御後のリーンＮＯ_X触
媒１３によるＮＯ_X浄化効率ηを計算した後、ステップ
Ｓ３０で、再生制御用判定手段２２Ｂによって、復活制
御後のＮＯ_X浄化効率ηが再生制御用判定値ａよりも小
さいか否かを判定する。この判定の結果、復活制御後の
ＮＯ_X浄化効率ηが再生制御用判定値ａよりも小さくな
いと判定された場合は、まだ再生制御は必要でないため
ステップＳ１０に戻り、復活制御後のＮＯ_X浄化効率η
が再生制御用判定値ａよりも小さくなるまで、ステップ
Ｓ１０〜ステップＳ３０までの処理が繰り返される。[0093] Therefore, in step S20, after computing the NO _X purification efficiency η with the lean NO _X catalyst 13 after resurrection controlled by NO _X purification efficiency calculating unit 21, at step S30, the playback control determination unit 22B, It is determined whether or not the NO _X purification efficiency η after the recovery control is smaller than the regeneration control determination value a. The result of this determination, if the revived control after of the NO _X purification efficiency η is determined not to be smaller than the determination value a reproduction control is still returns to step S10 for regeneration control is not required after resurrection Control NO _X Purification efficiency η
Are smaller than the reproduction control determination value a, the processing from step S10 to step S30 is repeated.

【００９４】一方、復活制御後のＮＯ_X浄化効率ηが再
生制御用判定値ａよりも小さいと判定された場合は、リ
ーンＮＯ_X触媒１３にＳＯ_Xが吸着することによってＮ
Ｏ_X浄化効率が低下しており、再生制御が必要であると
考えられるため、ステップＳ４０に進み、再生処理モー
ドが実行される。この再生処理モードでは、追加燃料噴
射制御手段２７によって再生制御としての追加燃料噴射
が行なわれる。On the other hand, when it is determined that the NO _X purification efficiency η after the recovery control is smaller than the regeneration control determination value a, SO _X is adsorbed on the lean NO _X catalyst 13 so that N
O _X purification efficiency is degraded and it is considered that it is necessary to playback control, the process proceeds to step S40, the reproduction processing mode is executed. In this regeneration processing mode, the additional fuel injection control means 27 performs additional fuel injection as regeneration control.

【００９５】これにより、リーンＮＯ_X触媒１３の近傍
がリッチ雰囲気とされ、かつ、所定温度（例えば、約６
００℃）以上とされて、リーンＮＯ_X触媒１３に吸着し
たＳＯ_Xが脱離されるため、リーンＮＯ_X触媒１３によ
るＮＯ_X浄化効率が上昇する。この再生制御によって供
給されたＣＯがライトオフ触媒１１のセリアＣｅＯ₂に
蓄えられたＯ₂ によって酸化されて消費されるのを抑制
することができ、これにより、リーンＮＯ_X触媒１３に
吸着したＳＯ_Xが確実に脱離される。As a result, the vicinity of the lean NO _X catalyst 13 is set to a rich atmosphere, and a predetermined temperature (for example, about 6
(00 ° C.) or more, and the SO _X adsorbed on the lean NO _X catalyst 13 is desorbed, so that the NO _X purification efficiency of the lean NO _X catalyst 13 increases. The CO supplied by the regeneration control can be suppressed from being oxidized and consumed by O ₂ stored in the ceria CeO ₂ of the light-off catalyst 11, whereby the SO 2 adsorbed on the lean NO _X catalyst 13 can be suppressed. _X is reliably detached.

【００９６】そして、本制御では、ステップＳ１０から
ステップＳ４０までの処理が繰り返される。本発明の一
実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置は、上述のよ
うに構成されるため、以下に示すような作用，効果があ
る。本内燃機関の排気浄化装置では、エンジンの冷態始
動時は、エンジンの直下流側に設けられたライトオフ触
媒１１によって排ガス中のＨＣが低減される。In this control, the processing from step S10 to step S40 is repeated. Since the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention is configured as described above, it has the following operations and effects. In the exhaust gas purifying apparatus for the internal combustion engine, when the engine is started in a cold state, HC in the exhaust gas is reduced by the light-off catalyst 11 provided immediately downstream of the engine.

【００９７】また、エンジンの暖機後のストイキオフィ
ードバック運転モード時は、ライトオフ触媒１１及び三
元触媒１４によって排ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯ_Xが浄
化される。一方、エンジンの暖機後のリーン運転モード
時は、ライトオフ触媒１１及び三元触媒１４によって排
ガス中のＮＯ_Xがその浄化特性によって浄化できない
が、リーンＮＯ_X触媒１３によってその排ガス中のＮＯ
_Xが吸着されＮＯ_Xの大気への排出が抑制される。In the stoichiometric feedback operation mode after the engine is warmed up, HC, CO, and NO _X in the exhaust gas are purified by the light-off catalyst 11 and the three-way catalyst 14. On the other hand, the lean operation mode after the warm-up of the engine, although NO _X in the exhaust gas by the light-off catalyst 11 and the three way catalyst 14 can not be purified by the purification characteristic, NO in the flue gas by the lean NO _X catalyst 13
_X is adsorbed and emission of NO _{X to} the atmosphere is suppressed.

【００９８】そして、リーンＮＯ_X触媒１３に吸着でき
るＮＯ_X吸着量には限界があるため、ＮＯ_X浄化効率が
低下した場合には、リーンＮＯ_X触媒１３の近傍を酸素
濃度低下雰囲気としてリーンＮＯ_X触媒１３に吸着した
ＮＯ_Xを脱離させ、ＮＯ_X浄化効率を復活させるために
復活制御（リッチスパイク）が行なわれる。なお、復活
制御時にリーンＮＯ_X触媒１３から脱離したＮＯ_Xは、
その大半が三元触媒１４により浄化される。Since the amount of adsorbed NO _{X that} can be adsorbed by the lean NO _X catalyst 13 is limited, when the NO _X purification efficiency is reduced, the vicinity of the lean NO _X catalyst 13 is set to an atmosphere having a reduced oxygen concentration to obtain a lean NO _X catalyst. _A recovery control (rich spike) is performed in order to desorb NO _X adsorbed on the _X catalyst 13 and recover NO _X purification efficiency. The NO _X desorbed from the lean NO _X catalyst 13 during the resurrection control is
Most of them are purified by the three-way catalyst 14.

【００９９】この場合、本実施形態にかかるライトオフ
触媒１１はセリアＣｅＯ₂ の添加量が少ないため、ライ
トオフ触媒１１のセリアＣｅＯ₂ に蓄えられたＯ₂ によ
る復活制御により供給されたＣＯの酸化が抑制される。
これにより、確実にリーンＮＯ_X触媒１３に吸着したＮ
Ｏ_Xが脱離され、ＮＯ_X浄化効率が復活することにな
る。In this case, since the light-off catalyst 11 according to the present embodiment has a small amount of ceria CeO ₂ added, the oxidation of CO supplied by the reactivation control by the O ₂ stored in the ceria CeO ₂ of the light-off catalyst 11 is performed. Is suppressed.
Thereby, the N adsorbed on the lean NO _X catalyst 13
O _X is desorbed, NO _X purification efficiency will be resurrected.

【０１００】また、リーンＮＯ_X触媒１３にＳＯ_Xが吸
着し、ＮＯ_X浄化効率が低下した場合には、リーンＮＯ
_X触媒１３の近傍を酸素濃度低下雰囲気としてリーンＮ
Ｏ_X触媒１３に吸着したＳＯ_Xを脱離させ、ＮＯ_X浄化
効率を再生させるために再生制御が行なわれる。この場
合、本実施形態にかかるライトオフ触媒１１はセリアＣ
ｅＯ₂ の添加量が少ないため、ライトオフ触媒１１のセ
リアＣｅＯ₂ に蓄えられたＯ₂ による再生制御により供
給されたＣＯの酸化が抑制される。これにより、リーン
ＮＯ_X触媒１３に吸着したＳＯ_Xが確実に脱離され、リ
ーンＮＯ_X触媒１３が再生することになる。If SO _X is adsorbed on the lean NO _X catalyst 13 and the NO _X purification efficiency decreases, the lean NO _X
The vicinity of the _X catalyst 13 is made to have
Regeneration control is performed to desorb SO _X adsorbed on the O _X catalyst 13 and regenerate NO _X purification efficiency. In this case, the light-off catalyst 11 according to the present embodiment is ceria C
Since the addition amount of eO ₂ is small, the oxidation of CO supplied by the regeneration control using O ₂ stored in ceria CeO ₂ of the light-off catalyst 11 is suppressed. As a result, the SO _X adsorbed on the lean NO _X catalyst 13 is surely desorbed, and the lean NO _X catalyst 13 is regenerated.

【０１０１】したがって、本内燃機関の排気浄化装置に
よれば、機関の冷態始動時にはＮＯ _x触媒の上流側の排
気通路に設けられたライトオフ触媒１１によって排ガス
中のＨＣを確実に低減させることができる一方、ライト
オフ触媒１１のセリアＣｅＯ ₂ の添加量が少なく、Ｏ₂
ストレージ能力が低いため、リーンＮＯ_X触媒１３にＮ
Ｏ_XやＳＯ_Xが吸着してＮＯ_X浄化効率が低下した場合
であっても、リーンＮＯ_X触媒１３からＮＯ_XやＳＯ_X
を確実に脱離させることができ、その耐久性を高めるこ
とができるという利点がある。Therefore, the exhaust gas purifying apparatus of this internal combustion engine is
According to the description, when the engine is cold started, NO _xDischarge upstream of the catalyst
Exhaust gas is emitted by the light-off catalyst 11 provided in the air passage.
While reducing the amount of HC in
Ceria CeO of off catalyst 11 _Two Is low in O_Two
Lean NO due to low storage capacity_XCatalyst 13 with N
O_XAnd SO_XIs adsorbed and NO_XWhen purification efficiency drops
Even lean NO_XNO from catalyst 13_XAnd SO_X
Can be reliably removed and its durability can be increased.
There is an advantage that can be.

【０１０２】なお、本実施形態にかかる内燃機関の排気
浄化装置では、排ガス浄化手段としてリーンＮＯ_X触媒
１３の下流側の排気通路３に、リーンＮＯ_X触媒１３と
は別に三元触媒１４を設けるよう構成しているが、リー
ンＮＯ_X触媒としての機能と三元触媒としての機能とを
併せもった単一の触媒として構成しても良い。この場
合、ライトオフ触媒１１のＯ₂ ストレージ能力は単一の
触媒のＯ₂ ストレージ能力よりも低く設定すれば良い。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment, a three-way catalyst 14 is provided separately from the lean NO _X catalyst 13 in the exhaust passage 3 downstream of the lean NO _X catalyst 13 as exhaust gas purifying means. Although configured as described above, it may be configured as a single catalyst having both the function as a lean NO _X catalyst and the function as a three-way catalyst. In this case, the O ₂ storage capability of the light-off catalyst 11 may be set lower than the O ₂ storage capability of the single catalyst.

【０１０３】また、本内燃機関の排気浄化装置では、リ
ーンＮＯ_X触媒１３がＳ被毒を生じたら希薄燃焼運転領
域が狭くなるように制御するとともに、三元触媒１４の
機能をも有効に活用するようにして、排ガス中のＮＯ_X
成分が増大しないようにしても良い。また、希薄燃焼運
転領域が狭くなるように制御するだけでも、リーンＮＯ
_X触媒１３のライフタイムを延ばすことができ、排ガス
中のＮＯ_X成分が増大しないようにすることができる。Further, in the exhaust gas purifying apparatus of the present internal combustion engine, when the lean NO _X catalyst 13 becomes S-poisoned, the lean burn operation region is controlled so as to be narrow, and the function of the three-way catalyst 14 is effectively utilized. so as to, NO _X in the exhaust gas
The component may not be increased. Further, the lean NO.
The life time of the _X catalyst 13 can be extended, and the NO _X component in the exhaust gas can be prevented from increasing.

【０１０４】また、本内燃機関の排気浄化装置では、復
活制御において、リーンＮＯ_X触媒１３の近傍をリッチ
雰囲気にするために追加燃料噴射制御手段２７によって
追加燃料噴射を行なうようにしているが、復活制御とし
てリーンＮＯ_X触媒１３の近傍をリッチ雰囲気にする方
法はこれに限られるものではなく、運転モードをリッチ
側に切り替える等の方法であっても良い。Further, in the exhaust gas purifying apparatus of the present internal combustion engine, additional fuel injection is performed by the additional fuel injection control means 27 in the restoration control in order to make the vicinity of the lean NO _X catalyst 13 a rich atmosphere. The method of making the vicinity of the lean NO _X catalyst 13 a rich atmosphere as the restoration control is not limited to this, and may be a method of switching the operation mode to the rich side.

【０１０５】また、本内燃機関の排気浄化装置では、再
生制御において、リーンＮＯ_X触媒１３の近傍をリッチ
雰囲気にし、かつ、排ガス温度を上昇させるために追加
燃料噴射制御手段２７によって追加燃料噴射を行ない、
排ガス温度を上昇させているが方法はこれに限られるも
のではなく、例えば、リッチ運転にしたり、点火時期を
リタードしたり、或いは、別のデバイス（電気加熱触
媒）を利用したりしても良い。Further, in the exhaust gas purifying apparatus of the present internal combustion engine, in the regeneration control, additional fuel injection is performed by the additional fuel injection control means 27 in order to make the vicinity of the lean NO _X catalyst 13 a rich atmosphere and raise the exhaust gas temperature. Do,
Although the exhaust gas temperature is raised, the method is not limited to this. For example, rich operation, retarded ignition timing, or another device (electrically heated catalyst) may be used. .

【０１０６】また、本内燃機関の排気浄化装置では、リ
ーンＮＯ_X触媒１３のＮＯ_X浄化効率を演算すべく、Ｎ
Ｏ_XセンサをリーンＮＯ_X触媒１３の上流側と下流側と
に設けているが、これに限れるものではなく、リーンＮ
Ｏ_X触媒１３の下流側にＮＯ _Xセンサを１つ設け、この
ＮＯ_Xセンサによって排気浄化装置６から排出される排
ガス中のＮＯ_X量を検出し、排気浄化装置６に供給され
る排ガス中のＮＯ_X量は、運転条件に応じて予め設定さ
れたＮＯ_X量（ＥＣＵにメモリされた値）とし、ＮＯ_X
センサの検出値とメモリ値との比較によりリーンＮＯ_X
触媒１３の劣化を推定しても良い。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine,
No_XNO of catalyst 13_XTo calculate the purification efficiency, N
O_XLean sensor NO_XUpstream and downstream of the catalyst 13
, But is not limited to this.
O_XNO on the downstream side of the catalyst 13 _XProviding one sensor
NO_XThe exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device 6 by the sensor
NO in gas_XThe amount is detected and supplied to the exhaust purification device 6.
NO in exhaust gas_XThe amount is preset according to the operating conditions.
NO_XAmount (value stored in the ECU) and NO_X
Lean NO by comparing the detected value of the sensor with the memory value_X
The deterioration of the catalyst 13 may be estimated.

【０１０７】また、本内燃機関の排気浄化装置では、筒
内噴射型内燃機関として説明してきたが、これに限られ
るものではなく、希薄燃焼可能な内燃機関であれば良
い。ところで、本実施形態にかかる排気浄化装置６で
は、リーンＮＯ_X触媒１３がＳ被毒を生じるのを防止す
べく、再生制御を行なうことによってリーンＮＯ_X触媒
１３に吸着したＳＯ_Xを脱離するようにしているが、リ
ーンＮＯ_X触媒１３がＳ被毒を生じるのを防止する方法
はこれに限られるものではなく、以下に示すようにして
も良い。Further, the exhaust gas purifying apparatus for the internal combustion engine has been described as an in-cylinder injection type internal combustion engine. However, the present invention is not limited to this, and any internal combustion engine capable of lean burn may be used. By the way, in the exhaust gas purification apparatus 6 according to the present embodiment, in order to prevent the lean NO _X catalyst 13 from causing S poisoning, SO _X adsorbed on the lean NO _X catalyst 13 is desorbed by performing regeneration control. However, the method of preventing the lean NO _X catalyst 13 from causing S poisoning is not limited to this, and may be as follows.

【０１０８】つまり、リーンＮＯ_X触媒１３のＳ被毒を
防止すべく、リーンＮＯ_X触媒１３の上流側の排気通路
３に、図１に二点鎖線で示すように、排ガス中のイオウ
成分（ＳＯ_x）を吸着するＳＯ_X触媒（Ｓ−Trap）１２
を設けても良い。このＳＯ_X触媒１２は、ＳＯ_Xを触媒
上に吸着することにより排ガス中のＳＯ _Xを浄化するも
ので、アルミナＡｌ₂ Ｏ₃ を基材とし、吸蔵材としてス
トロンチウムＳｒ等の金属成分Ｍ′、活性金属として白
金Ｐｔがそれぞれ担持されて構成される。なお、本実施
形態のＳＯ_X触媒６Ｂでは、基材をアルミナＡｌ₂ Ｏ₃
としているが、酸化ジルコニウムＺｒＯ₂ 等の他の基材
を用いることもできる。That is, lean NO_XS poisoning of catalyst 13
Lean NO to prevent_XExhaust passage on the upstream side of the catalyst 13
3, sulfur in the exhaust gas as shown by the two-dot chain line in FIG.
Ingredient (SO_xSO adsorbing)_XCatalyst (S-Trap) 12
May be provided. This SO_XThe catalyst 12 is made of SO_XThe catalyst
SO in exhaust gas by adsorbing on _XAlso purify
So alumina alumina_Two O_Three As base material, and as storage material
Metal component M 'such as trontium Sr, white as active metal
Gold Pt is respectively supported and configured. This implementation
SO in form_XIn the catalyst 6B, the base material was alumina Al._Two O_Three
But zirconium oxide ZrO_Two Other base materials such as
Can also be used.

【０１０９】このＳＯ_x触媒６Ｂに担持される金属成分
Ｍ′は、酸素過剰雰囲気で排ガス中のＳＯ_Xを吸着し、
酸素濃度が低下すると吸着したＳＯ_Xを脱離するＳＯ_X
の吸着，脱離機能を有し、さらに空燃比がリーンのとき
にＮＯ_Xをほとんど吸着しないものであり、例えばスト
ロンチウムＳｒ，カルシウムＣａ，亜鉛Ｚｎ，マンガン
Ｍｎ等である。The metal component M ′ carried on the SO _x catalyst 6B adsorbs SO _x in the exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere,
SO _X concentration of oxygen desorbs SO _X adsorbed to decrease
It has a function of adsorbing and desorbing NO, and hardly adsorbs NO _X when the air-fuel ratio is lean, such as strontium Sr, calcium Ca, zinc Zn, and manganese Mn.

【０１１０】このようなＳＯ_X触媒１２でもＮＯ_X触媒
と同様にＳＯ_X吸着量に限界があるため、例えば追加燃
料噴射することによってＳＯ_X触媒６Ｂの近傍を酸素濃
度の低下したリッチ雰囲気とすることによりＳＯ_X触媒
６Ｂに吸着したＳＯ_Xを脱離させることができ、これに
より、ＳＯ_X触媒６ＢによるＳＯ_Xの浄化能力の低下を
防止できるようになっている。この場合にもライトオフ
触媒のＯ₂ストレージ能力が低いことにより排ガス中の
ＣＯがライトオフ触媒により酸化されることがないた
め、燃費を悪化させずにＳＯ_Xの脱離が可能となる。Since the SO _X catalyst 12 has a limit in the amount of SO _X adsorbed similarly to the NO _X catalyst, the vicinity of the SO _X catalyst 6B is changed to a rich atmosphere with a reduced oxygen concentration by, for example, injecting additional fuel. sO _X catalyst 6B adsorbed sO _X can be desorbed by, thereby, so that can prevent deterioration of the purifying ability of sO _X by sO _X catalyst 6B. Also in this case, since the O ₂ storage capacity of the light-off catalyst is low, CO in the exhaust gas is not oxidized by the light-off catalyst, so that SO _X can be desorbed without deteriorating fuel efficiency.

【０１１１】なお、ＳＯ_X触媒６Ｂでは、排ガス中のＳ
Ｏ_Xは吸着するが、排ガス中のＮＯ _Xは吸着しないこと
になるが、ストロンチウムＳｒに吸着しないＮＯ_Xは、
ＳＯ _X触媒６Ｂの下流側に配設されたリーンＮＯ_X触媒
１３により吸着されることになる。It should be noted that SO_XIn the catalyst 6B, S in the exhaust gas
O_XAdsorbs, but NO in exhaust gas _XDoes not adsorb
But NO not adsorbed on strontium Sr_XIs
SO _XLean NO disposed downstream of the catalyst 6B_Xcatalyst
13 will be absorbed.

【０１１２】また、ここでは、ライトオフ触媒１１の下
流側の排気通路３に、ライトオフ触媒１１とは別にＳＯ
_X触媒１２を設けることとしているが、ライトオフ触媒
としての機能（三元機能）とＳＯ_X触媒としての機能と
を併せもったものとして構成しても良い。この場合も、
ライトオフ触媒１１のセリアＣｅＯ₂ の添加量が少ない
ため、トラップしたＳＯ₂ がセリアＣｅＯ₂ に蓄えられ
たＯ₂ により触媒上で反応してＳＯ₃ となり、これがリ
ーンＮＯ_X触媒１３に吸着されてしまうのを抑制できる
のである。In this case, the SO 3 is provided separately from the light-off catalyst 11 in the exhaust passage 3 downstream of the light-off catalyst 11.
_{Although the X} catalyst 12 is provided, it may be configured to have both a function as a light-off catalyst (three-way function) and a function as a SO _X catalyst. Again,
Since the amount of ceria CeO ₂ added to the light-off catalyst 11 is small, the trapped SO ₂ reacts on the catalyst with O ₂ stored in ceria CeO ₂ to become SO ₃ , which is adsorbed by the lean NO _X catalyst 13. That can be suppressed.

【０１１３】また、上述のように、ＳＯ_X触媒１２を設
けるとともに、リーンＮＯ_X触媒１３に吸着したＳＯ_X
を脱離する再生制御を行なうようにしても良い。[0113] Further, as described above, provided with a SO _X catalyst 12, SO _X adsorbed in the lean NO _X catalyst 13
May be performed.

【０１１４】[0114]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜５記載
の本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、例えば機
関の冷態始動時には排ガス浄化手段の上流側の排気通路
に設けられたライトオフ触媒によって排ガス中のＨＣを
確実に低減させることができる一方、ライトオフ触媒の
Ｏ₂ストレージ能力が低いため、排ガス浄化手段にＮＯ_x
やＳＯ_xが吸着してＮＯ_x浄化効率が低下した場合であっ
ても、燃費を悪化させることなく、排ガス浄化手段から
ＮＯ_xやＳＯ_xを確実に脱離させることができ、その耐久
性を高めることができるという利点がある。As described above in detail, according to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first to fifth aspects of the present invention, for example, at the time of a cold start of the engine, the exhaust gas purifying apparatus is provided in the exhaust passage upstream of the exhaust gas purifying means. While the HC in the exhaust gas can be surely reduced by the light-off catalyst, the light-off catalyst has a low O ₂ storage capacity, so that the NO _x
Even if _the NO _x purification efficiency is decreased and SO _x is adsorbed, without deteriorating the fuel economy, it is possible to reliably desorb NO _x and SO _x from the exhaust gas purifying means, the durability There is an advantage that it can be increased.

[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の排気浄
化装置の全体構成を模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の排気浄
化装置のライトオフ触媒の構成を示す模式図であり、
（ａ）は単層構造の場合、（ｂ）は多層構造の場合をそ
れぞれ示している。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a light-off catalyst of the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention;
(A) shows the case of a single layer structure, and (b) shows the case of a multilayer structure.

【図３】本発明の一実施形態にかかる希薄燃焼内燃機関
におけるリーンＮＯ_X触媒のＮＯ_X浄化の原理を説明す
るための模式図であり、（ａ）はリーンＮＯ_X触媒の構
成を示す図、（ｂ）はリーンＮＯ_X触媒のＮＯ_X吸着機
能を示す図、（ｃ）はリーンＮＯ_X触媒のＮＯ_X脱離機
能を示す図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the principle of NO _X purification of a lean NO _X catalyst in a lean burn internal combustion engine according to one embodiment of the present invention, and FIG. 3 (a) is a diagram showing a configuration of a lean NO _X catalyst; is a diagram showing a (b) is a diagram showing the NO _X adsorbing function of the lean NO _X catalyst, (c) the NO _X desorption function of the lean NO _X catalyst.

【図４】本発明の一実施形態にかかる希薄燃焼内燃機関
におけるリーンＮＯ_X触媒のイオウ成分の吸着・脱離機
能を説明するための模式図であり、（ａ）はイオウ成分
吸着機能を示す図、（ｂ）はイオウ成分脱離機能を示す
図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a sulfur component adsorption / desorption function of a lean NO _X catalyst in a lean burn internal combustion engine according to one embodiment of the present invention, and (a) shows a sulfur component adsorption function; FIG. 3B is a diagram showing a sulfur component desorbing function.

【図５】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の排気浄
化装置の制御系の要部構成を模式的に示す機能ブロック
図である。FIG. 5 is a functional block diagram schematically showing a main configuration of a control system of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

【図６】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の排気浄
化装置における復活制御としてのリッチスパイクを説明
するたの図であり、（ａ）は排気空燃比を示しており、
（ｂ）はリーンＮＯ_X触媒によるＮＯ_X浄化効率を示し
ている。FIG. 6 is a view for explaining a rich spike as a resurrection control in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention, wherein (a) shows an exhaust air-fuel ratio;
(B) shows the NO _X purification efficiency by the lean NO _X catalyst.

【図７】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の排気浄
化装置における再生制御を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining regeneration control in the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.

【図８】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の排気浄
化装置における復活制御，再生制御，希薄燃焼運転領域
縮小化制御を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flow chart showing resurrection control, regeneration control, and lean burn operation area reduction control in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.

【図９】一般的な酸素パルス法においてＯ₂ストレージ
能力を測定する際の測定装置の全体構成を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing the overall configuration of a measuring device when measuring the O ₂ storage capacity in a general oxygen pulse method.

【図１０】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の排気
浄化装置における効果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an effect of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.

[Explanation of symbols]

３排気通路６排気浄化装置１１ライトオフ触媒１２ＳＯ_X触媒１３リーンＮＯ_X触媒（排ガス浄化手段）１４三元触媒（排ガス浄化手段）２０制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）２１ＮＯ_X浄化効率演算手段２２ＮＯ_X浄化効率判定手段２２Ａ復活制御用判定手段２２Ｂ再生制御用判定手段２３運転モード設定手段２４運転モード選択手段２７追加燃料噴射制御手段Reference Signs List 3 exhaust passage 6 exhaust purification device 11 light-off catalyst 12 SO _X catalyst 13 lean NO _X catalyst (exhaust gas purification means) 14 three-way catalyst (exhaust gas purification means) 20 electronic control unit (ECU) as control means 21 NO _X purification efficiency Calculation means 22 NO _X purification efficiency determination means 22A Recovery control determination means 22B Regeneration control determination means 23 Operation mode setting means 24 Operation mode selection means 27 Additional fuel injection control means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢＦ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｅ 3/28 ３０１ＺＡＢＺＡＢＢ０１Ｊ 23/42 Ａ // Ｂ０１Ｊ 23/42 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２Ｂ１０４Ａ審査官所村陽一 (56)参考文献特開平11−148399（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/20 ZAB F01N 3/08 ZAB F01N 3/24 F01N 3/28 301 F02D 41/00 - 41/40 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification symbol FI F01N 3/24 ZAB F01N 3/28 301E 3/28 301 ZAB ZAB B01J 23/42 A // B01J 23/42 B01D 53/36 102B 104A Examiner Yoichi Tokomura (56) References JP-A-11-148399 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB name) F01N 3/20 ZAB F01N 3/08 ZAB F01N 3 / 24 F01N 3/28 301 F02D 41/00-41/40

Claims

(57) [Claims]

1. A provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, the exhaust gas air-fuel ratio of exhaust gas to release or reduce the NO _x adsorbed when the oxygen concentration of the adsorbed in the exhaust gas to NO _x in the exhaust gas when the lean drops and purifying means, provided on the upstream side exhaust gas passage of the exhaust gas purifying means, in the case where the light-off catalyst O ₂ storage capacity is lower than the exhaust gas purification means, is _the NO _x purification efficiency of the exhaust gas purification means is reduced The vicinity of the exhaust gas purifying means is set to an oxygen concentration reduced atmosphere.
By increasing the fuel injection amount and controlling the exhaust air-fuel ratio ,
The CO supplied to the exhaust gas purifying means is increased to increase NO _x
And a control means for releasing or reducing the exhaust gas.

Wherein the exhaust gas purification means, and the NO _x catalyst in which the exhaust air-fuel ratio is the oxygen concentration of the adsorbed in the exhaust gas to NO _x in the exhaust gas when the lean releasing or reducing the NO _x adsorbed when lowered , characterized in that it is composed of a three-way catalyst exhaust air-fuel ratio provided the exhaust passage downstream of the the NO _x catalyst is for purifying harmful components in the exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio near the claim 2. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1.

3. The light-off catalyst has an oxygen adsorption amount per liter of catalyst of about 1 as measured by an oxygen pulse method.
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying apparatus is configured to be 50 cc or less.

4. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the light-off catalyst is configured so that an oxygen storage component added per liter of catalyst capacity is about 25 g or less. .

5. An exhaust air passage provided in an exhaust passage of an internal combustion engine.
Adsorbed gas to NO _x in the exhaust gas when fuel ratio is lean
Release The adsorbed NO _x when the oxygen concentration in the drops
Is provided in the exhaust gas purification means for reducing, and in the exhaust passage on the upstream side of the exhaust gas purification means,
Low light O ₂ storage capability than the exhaust gas purifying means
The when and off the catalyst, is _the NO _x purification efficiency of the exhaust gas purification means is reduced
Ensure that the atmosphere near the exhaust gas purifying means has an atmosphere with reduced oxygen concentration.
Control means for controlling the exhaust air-fuel ratio, wherein the exhaust gas purifying means is configured to control the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is lean.
Adsorbs NO _x in the exhaust gas and lowers the oxygen concentration in the exhaust gas.
And NO _x catalysts to release or reduce the NO _x adsorbed on the can, the
Exhaust air-fuel ratio provided the exhaust passage downstream of the NO _x catalyst
Purifies harmful components in exhaust gas when air is near the stoichiometric air-fuel ratio
And the three-way catalyst has an O ₂ storage function.
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine.